Osservatorio dell’Industria Italiana dell’Automazione Maggio 2015
ANIE Automazione
Osservatorio dell’Industria Italiana dell’Automazione Maggio 2015
Osservatorio dell’Industria Italiana dell’Automazione
Cari Lettori, con soddisfazione vorrei commentare il positivo andamento del nostro comparto nel corso dell’anno 2014, chiusosi con un incremento del mercato e del fatturato delle aziende associate del 5 per cento medio, considerando le tecnologie ed applicazioni rappresentate da ANIE Automazione. Sono state rispettate in pieno le previsioni, dopo il già positivo andamento del precedente esercizio: l’Automazione conferma la sua vitalità e la sua straordinaria importanza nel consentire una produzione nel continuo, nel manifatturiero, nella meccanica, sempre più efficiente, flessibile, innovativa e sostenibile. La più stabile situazione politico-economica del Paese, i nuovi cambi delle valute principali che favoriscono l’esportazione dei moltissimi OEM italiani, il clima di maggiore fiducia dei principali indicatori di business climate, il confronto con alcuni dati delle principali associazioni collegate al nostro comparto, disegnano una buona prospettiva anche per il 2015 che quindi, con la visibilità attuale, prevediamo in costante crescita. Nel corso dell’anno hanno aderito alla nostra Associazione importanti aziende, confermandone l’autorevolezza e il richiamo nel mondo industriale a cui ci rivolgiamo. ANIE Automazione ora è pronta ad accompagnare i propri associati verso nuove sfide, tra le quali una maggiore digitalizzazione d’impresa. Se l’anno scorso con l’approfondimento sulle tematiche di Industrie 4.0 avevamo precorso temi oggi ampiamente dibattuti a livello istituzionale, oggi desideriamo porre l’attenzione sul Software Industriale, ai nastri di partenza come decimo Gruppo dell’Associazione. Le tecnologie che oggi associano il mondo progettuale - CAD, CAM, CAE nelle molteplici accezioni - con il PLM-product life cycle management nella produzione reale; la simulazione in fase di progettazione e di ingegneria con il virtual commissioning, ma anche con la manutenzione e suoi training simulator; infine la gestione dei processi attraverso il Manufacturing operation management, evoluzione quest’ultimo del concetto di MES, indicano chiaramente la direzione verso la quale orientarci e offrono pertanto lo spunto per occuparci e approfondire temi e necessità avvertiti nell’evoluzione digitale dell’industria manifatturiera e di processo. Questa evoluzione, e i concetti di fabbrica digitale e di Industrie 4.0, accompagneranno la gestione di una mole di smart data e di informazioni in crescita esponenziale: tutto ciò entrerà nel prossimo futuro in una piattaforma digitale d’impresa su cui, in modo integrato, dialogheranno il mondo reale dell’hardware, della meccatronica, dell’elettronica con il mondo virtuale della simulazione, della progettazione e dell’ottimizzazione dei processi. L’appuntamento annuale con la fiera SPS I P C D r i v e s I t a l i a di Parma, di cui siamo Founding Partner, è anche l’occasione per dibattere i temi citati e rafforzare l’identità del comparto e dei suoi o p e r a t o r i favorendo il successo dell’industria Italiana. Giuliano Busetto Presidente ANIE Automazione
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Indice Introduzione
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1. I principali comparti dell’Automazione Industriale in Italia Il punto di vista delle aziende di ANIE Automazione
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2. L’industria italiana dell’Automazione Industriale, Manifatturiera e di Processo Principali tendenze nel 2014
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3. Note di approfondimento Il Software Industriale
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4. I Soci di ANIE Automazione
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Introduzione Ad ANIE Automazione aderiscono le imprese, piccole medie e grandi, produttrici di beni e di servizi operanti nel campo dell’automazione dell’industria manifatturiera, di processo e delle reti di pubblica utilità. ANIE Automazione è una delle 13 Associazioni di settore di ANIE – Federazione Nazionale delle Imprese Elettrotecniche ed Elettroniche, aderente a Confindustria. L’Associazione attraverso i suoi Gruppi rappresenta, sostiene e tutela le aziende che svolgono attività nei seguenti comparti merceologici:
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Automazione di processo
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Azionamenti Elettrici
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Componenti e Tecnologie per la misura e il controllo
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HMI-IPC-SCADA
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Meccatronica
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PLC-I/O
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Software Industriale
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Telecontrollo, Supervisione e Automazione delle Reti
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Telematica applicata a Traffico e Trasporti
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UPS – Gruppi Statici di Continuità
ANIE Automazione si propone di favorire lo sviluppo delle imprese e, in particolare:
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svolge un’azione di tutela e di rappresentanza delle imprese nei confronti delle Istituzioni, della Pubblica Amministrazione e della società in generale;
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risponde in maniera qualificata a quesiti legali e tecnico-normativi grazie alla competenza degli esperti dei Servizi Centrali Legale, Ambiente e Tecnico-Normativo di ANIE. Per quanto riguarda le normative internazionali, ANIE Automazione è iscritta al CEMEP (European Committee of Manufactures of Electrical Machines and Power Electronics);
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fornisce ai propri Soci un servizio di raccolta ed elaborazione dei dati di mercato in collaborazione con il Servizio Centrale Studi Economici di ANIE;
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incentiva la ricerca e l’innovazione quale fattore indispensabile allo sviluppo del Sistema Paese;
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supporta l’internazionalizzazione delle imprese tramite le iniziative del Servizio Centrale Internazionalizzazione di ANIE;
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realizza pubblicazioni di carattere tecnico-divulgativo e di approfondimento sui mercati di riferimento.
promuove la visibilità del settore nel più ampio contesto economico e fornisce un servizio di informazione e assistenza sui temi strategici di interesse del comparto anche attraverso eventi, fiere, convegni e corsi di formazione;
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Automazione di processo L’industria di processo comprende tutte le applicazioni che provvedono alla trasformazione chimicofisica della materia prima, cioè tutto quanto attiene alla produzione di materiali e di servizi di base. Il Gruppo rappresenta le aziende specializzate nella strumentazione industriale di misura e di controllo in campo, in analizzatori di gas e liquidi, sistemi di controllo di processo, attività di consulenza e ingegneria e Service. Azionamenti Elettrici
Presidente: Paolo Colombo Il Gruppo Azionamenti Elettrici riunisce le principali aziende operanti nel settore dei convertitori, inverter e servoazionamenti. Tra le principali attività, si segnalano le iniziative volte alla promozione della cultura dell’efficienza energetica e dell’innovazione tecnologica; la definizione della normativa tecnica; il costante monitoraggio del mercato sia italiano che europeo e la partecipazione al Working Group Variable Speed Drives del CEMEP. Componenti e Tecnologie per la Misura e il Controllo
Presidente: Andrea Bianchi Il Gruppo Componenti e Tecnologie per la Misura e il Controllo è composto da aziende specializzate nel settore della sensoristica e del controllo. Il Gruppo è suddiviso nei Sottogruppi Encoder, Networking, RFID, Safety, Sistemi di Visione e Wireless Industriale le cui attività si articolano su: l’analisi del mercato, gli aspetti tecnici connessi alla tecnologia, la promozione e la comunicazione. HMI-IPC-SCADA
Presidente: Mauro Galano Al Gruppo HMI IPC SCADA aderiscono le aziende operanti nel campo delle soluzioni che permettono all’operatore di avere il controllo del sistema attraverso la visualizzazione delle informazioni dello stato macchina, la gestione delle emergenze, l’impostazione di parametri atti a definire i cicli di lavorazione e la reportistica dei dati. Oltre alle attività di promozione che si concretizzano nella realizzazione di documentazione tecnica e convegni, il Gruppo dedica particolare attenzione al monitoraggio del mercato. Meccatronica
Presidente: Sabina Cristini La meccatronica, area di convergenza tra le tecnologie dell’elettronica, della meccanica e dell’informatica, rappresenta un comparto trasversale di grande interesse per i Soci ANIE Automazione. Al Gruppo Meccatronica aderiscono le aziende che realizzano componenti e soluzioni meccatroniche destinate ai produttori di macchine. All’interno del Gruppo è quindi rappresentato un ampio ventaglio di prodotti, hardware e software, con particolare attenzione al mondo del motion control. Il Gruppo organizza annualmente il Forum Meccatronica, un momento di confronto fra i fornitori di tecnologia, i costruttori di macchine e gli utilizzatori finali sulle nuove frontiere della meccatronica a fronte delle sfide poste da Industria 4.0.
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PLC-I/O
Presidente: Roberto Motta Al Gruppo PLC-I/O aderiscono le aziende del settore dei Controllori Logici Programmabili, delle reti industriali e bus di campo, dei sistemi di connessione; delle interfacce e moduli d’ingresso uscita digitali/analogici; del software di configurazione, programmazione, debug e diagnostica. Il Gruppo monitora l’evoluzione del mercato e promuove la tecnologia attraverso la realizzazione di pubblicazioni e la partecipazione ad eventi. Software Industriale Costituito a inizio 2015 il nuovo gruppo di lavoro dedicato al Software Industriale. Il Gruppo si occuperà dell’alfabetizzazione del settore spesso confuso o inconsapevole riguardo alle diverse soluzioni software disponibili e seguirà l’evoluzione dei trend di mercato. Le categorie di software oggetto delle analisi saranno la supervisione, il Manufacturing Execution System (MES), gli applicativi per la progettazione CAx (Computer Aided Technologies, cioè CAD, CAE, CAS, CAT, CAM), i software per la simulazione e virtualizzazione degli impianti e delle macchine a scopo di training degli operatori e di velocizzazione della fase di commissioning e i software di Product Lifecycle Management (PLM) che consentono alle aziende di gestire l’intero ciclo di vita di prodotto in modo efficiente e redditizio, dall’ideazione, progettazione e produzione, fino ai servizi e al ritiro. Telecontrollo, Supervisione e Automazione delle Reti
Presidente: Antonio De Bellis Al Gruppo Telecontrollo, Supervisione e Automazione delle Reti aderiscono le principali e più qualificate aziende impegnate nella realizzazione di sistemi di telecontrollo per le reti di pubblica utilità (distribuzione elettrica e del gas, ciclo completo delle acque: idropotabile, reflue-depurazione, irrigazione, monitoraggio ambientale). Il Gruppo organizza da oltre vent’anni il convegno nazionale biennale del Telecontrollo e opera al fine di presidiare e promuovere lo sviluppo dei temi tecnologici e di mercato propri del settore. Il Gruppo ha un proprio marchio che attesta l’impegno delle aziende aderenti a sostegno della competitività e dell’ammodernamento sostenibile del Paese. Telematica applicata a Traffico e Trasporti Presidente: Roberto Moro La missione del Gruppo è orientata allo sviluppo e alla diffusione della conoscenza dei sistemi, delle tecnologie e dei dispositivi applicabili al controllo e alla sicurezza del traffico stradale e dei trasporti passeggeri e merci. Qualità dell’ambiente e gestione ottimizzata degli impianti e delle infrastrutture di traffico, anche con riferimento alle Smart City e Smart Community, sono due tra i principali obiettivi delle aziende del Gruppo. Gruppi statici di Continuità - UPS Presidente: Alberto Sciamè Il Gruppo UPS di ANIE Automazione è costituito dai principali e più qualificati costruttori di sistemi di continuità. Tra le iniziative del Gruppo, per lo sviluppo del settore, si ricorda la pubblicazione di diverse guide tecniche nazionali ed europee per la scelta dell’UPS ed il monitoraggio del mercato nazionale ed europeo, quest’ultimo attuato attraverso la partecipazione al Working Group UPS del CEMEP.
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1 I principali comparti dell’Automazione Industriale in Italia Il punto di vista delle aziende di ANIE Automazione Questo capitolo arricchisce l’Osservatorio con alcune considerazioni emerse nell’ambito dei gruppi di lavoro di ANIE Automazione ed è pertanto il risultato della professionalità e dell’esperienza di chi opera quotidianamente nel settore. I temi presi in esame, poiché ritenuti di particolare interesse e attualità, sono l’andamento del mercato per le tecnologie di competenza, gli eventuali segnali di ripresa dalla crisi e le previsioni per il futuro del settore; l’importanza dell’export e i principali mercati di sbocco. Ai Presidenti dei diversi Gruppi, inoltre, è stato chiesto un commento su un tema di particolare interesse per il comparto rappresentato. Sono quindi stati affrontati argomenti quali: l’evoluzione del software industriale, il passaggio ad Industrie 4.0, lo sviluppo della “smart community” e i limiti della formazione tecnico-scientifica nel nostro Paese. Paolo Colombo
Presidente Gruppo Azionamenti Elettrici Per poter valutare in modo obiettivo quale potrà essere il possibile futuro per l’Automazione Industriale, soffermiamoci sulla situazione del recente passato: il settore si è confermato in buona salute nel corso del 2014 registrando, secondo i dati ANIE Automazione, un incremento medio del volume d’affari ampiamente positivo rispetto all’anno precedente. Questo per indicare come le Aziende siano pronte a sfruttare i potenziali benefici sul mercato del cambio euro-dollaro favorevole all’esportazione, dei costi energetici in possibile ribasso e, aggiungerei, della iniezione di liquidità da parte della Banca Centrale Europea. In linea con l’andamento generale del settore Automazione si è mosso il comparto delle tecnologie di azionamento che, secondo i dati del Gruppo Azionamenti di ANIE Automazione, ha chiuso l’anno appena trascorso con una crescita del fatturato del +4% rispetto al 2013. Si tratta del migliore risultato raggiunto negli ultimi sei anni, ormai prossimo ai livelli pre-crisi. Particolarmente buone le performance dei servo azionamenti e motori brushless che hanno mostrato una vivacità superiore alla media, con variazioni rispettivamente del +7% e +9%. Per il 2015 l’aspettativa è di un incremento complessivo del giro d’affari tra i 5 e i 6 punti percentuali. Oltre la metà del fatturato del comparto è legata alle vendite ai costruttori di macchine. I principali settori di sbocco si confermano la metallurgia e siderurgia, alimentare, meccanica e packaging. Sebbene con un’incidenza minore sul fatturato totale, registrano crescite a doppia cifra le vendite ai costruttori di macchine per legno, stampa e converting, chimica e petrolchimica, e applicazioni per settori civili. Soffrono invece il tessile, vetro, cemento e laterizi. Per ciò che riguarda la ripartizione delle vendite sul territorio nazionale, a far da padrona è la Lombardia, immediatamente seguita da Triveneto ed Emilia Romagna. Particolarmente buona la performance della Toscana con una crescita superiore alla media. L’incidenza dell’esportazione sul fatturato totale delle aziende del settore supera il 60%; l’export ha
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quindi mantenuto un ruolo importante a sostegno dello sviluppo del settore, permettendo di superare parzialmente nel breve termine i vincoli di una domanda interna debole. Sull’andamento complessivo si è riflessa positivamente la tenuta delle esportazioni indirette, grazie soprattutto alla domanda espressa dai costruttori di macchine, la cui lunga tradizione di internazionalizzazione ha permesso il consolidamento delle posizioni competitive nei mercati ad alto tasso di industrializzazione e l’attestarsi dell’incidenza dell’esportazioni sul fatturato intono al 90%. L’evoluzione tecnica degli ultimi anni degli inverter ed azionamenti ha portato ad avere sempre più dati disponibili per controllo e diagnostica, scambiati attraverso sistemi di comunicazione basati sugli stessi standard Ethernet in uso nel mondo IT e Internet. Di conseguenza, nelle Aziende l’integrazione in rete di macchine, sistemi di azionamento, sensori e trasmettitori, in precedenza “stand-alone”, sarà sempre più facile ed immediata: potenzialmente, nell’ipotesi di avere una piena compatibilità tra i componenti installati per la comunicazione “M2M”, i data-set potranno essere analizzati per controllo e simulazioni avanzate delle macchine nel processo. Si renderà quindi sempre più necessario equipaggiare anche i componenti dei sistemi di automazione con una maggiore “intelligenza” integrata e con una più ampia possibilità di memorizzare dati. Trovare degli standard condivisi tra i costruttore sarà forse il fattore più critico per assicurare un livello soddisfacente di affidabilità dei sistemi. La tendenza verso ”Industria 4.0” non è naturalmente priva di problemi: le macchine di processo e tutti i relativi sottosistemi diventeranno sempre più interdipendenti e la complessità dei sistemi crescerà rapidamente. Questo trend potrebbe essere percepito come rischioso da molte realtà industriali, se non adeguatamente supportato. Nel prossimo futuro non sarà possibile fornire alcun sistema che non garantisca anche un adeguato livello di performance. Saranno sicuramente presenti anche nuovi rischi legati alla sicurezza informatica: la convergenza di dati e informazioni espone le Industrie a rischi sulla proprietà intellettuale, sul know-how aziendale, sui dati commerciali. I system integrator e i costruttori di dispositivi dovranno quindi focalizzarsi sempre di più su come proteggere dal plagio e dalla manomissione i dati di produzione e quelli dei propri clienti, su come condividere (anche con la concorrenza) le informazioni che conviene condividere, senza rivelare invece quelle sensibili. In ogni caso, i vantaggi legati all’introduzione della filosofia 4.0 in termini di flessibilità, qualità ed efficienza della produzione appaiono fin d’ora così evidenti da non essere eludibili. Credo che il settore dell’Automazione Industriale in Italia si stia muovendo velocemente verso la proposta di componenti e sensori adatti all’integrazione su reti ed allo scambio di dati attraverso internet. Pure essendo un driver essenziale, l’Automazione Industriale non potrà però esprimere al meglio tutte le sue potenzialità senza una struttura IT all’altezza, intesa come connettività ad alta velocità in tutte le zone del Paese. Questa è forse la principale criticità che l’Italia dovrà superare per raggiungere il modello di “Industria 4.0” così come descritto. Il rischio quindi è che ci sia uno sviluppo a “macchia di leopardo” e che alcune realtà e distretti industriali restino irrimediabilmente indietro rispetto alla agguerrita competizione internazionale.
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Andrea Bianchi Presidente Gruppo Componenti e Tecnologie per la Misura e il Controllo Il contesto competitivo globale, l’elevata dinamicità dei mercati, i vincoli sempre più stringenti legati alla sostenibilità ambientale e la limitatezza delle risorse condizionano in modo decisivo gli sviluppi della tecnologia dell’automazione industriale. Negli ultimi anni, i nuovi requisiti nella costruzione di stabilimenti e macchinari hanno favorito lo sviluppo e la diffusione di soluzioni innovative per i componenti di misura e controllo: si è registrato un livello sempre maggiore di automazione e funzionalità estese, con un aumento della proporzione tra apparecchiature per l’automazione industriale e numero di macchinari prodotti. L’Italia ha una forte tradizione nel campo della costruzione di macchine per la produzione industriale e secondo i dati di preconsuntivo elaborati da ANIE Automazione, il mercato della sensoristica destinata ai macchinari industriali ha avuto un 2014 positivo con un incremento del giro d’affari medio intorno al 5% trainato soprattutto dall’export indiretto, ossia dalla forte capacità degli OEM italiani di vendere all’estero le proprie macchine. Sommando infatti gli effetti dovuti alle esportazioni dirette e indirette si stima che circa il 70% della componentistica di automazione industriale sia destinata a clienti che operano su mercati esteri. Il trend positivo dovrebbe proseguire inalterato nel 2015, considerati alcuni effetti positivi legati a indicatori macroeconomici che hanno ricadute sull’export e in generale sul commercio a livello mondiale, quali ad esempio il cambio euro-dollaro ed il costo del petrolio. Tra i segmenti tecnologici che sostengono il comparto, rientrano l’Industrial Ethernet in senso lato (bus di campo, infrastruttura di rete, I/O link, safety & security, ecc.) e, a livello di potenzialità non ancora pienamente espresse, la tecnologia Wireless a cui si accredita un sensibile sviluppo (oltre il 15%) dell’intero mercato Industrial Networking Infrastructure entro l’anno in corso. Non è infatti un caso che nelle innovazioni in ambito industriale, la componente dei sensori di misura e controllo giochi molto spesso un ruolo fondamentale. Il primo mercato di sbocco è la Cina, e di contorno l’Asia, grazie alle politiche espansionistiche e di credito facilitato; al secondo posto l’America e a seguire l’Europa, dove il prodotto deve spesso conformarsi alle specifiche normative di sicurezza. Gli standard di sicurezza europei diventano un fattore di costo per i produttori che ne inficia la competitività a livello globale visto che non si riesce ad imporre le stesse regole sui mercati extracomunitari. I costruttori vendono in forte misura fuori dall’Europa e pertanto faticano a standardizzare la macchina con prodotti di sicurezza che ne incrementano il costo e che vengono utilizzati solo per commesse europee, molto minori in percentuale rispetto a quelle, ad esempio, del mercato asiatico. Nonostante l’estensione delle applicazioni di automazione industriale riscontrata negli ultimi anni non si è avuta una reale crescita di fatturato sul mercato interno. Ciò a causa della ridotta competitività del nostro comparto produttivo che ha portato alla contrazione di alcuni settori industriali, anche ad elevata automazione, che costituivano aree di grande interesse per il mercato dei sensori. La tendenza tecnologica che caratterizza il comparto nel suo complesso è quella di una specializzazione sempre maggiore, al contrario di quanto avveniva in passato ove si richiedeva di affrontare molteplici applicazioni con la stessa tecnologia. Oggi i costruttori devono essere in grado di fornire soluzioni dedicate e con caratteristiche specifiche a seconda che si parli di controllo degli accessi, di macchine
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utensili o applicazioni per le macchine agricole, del mondo del packaging, nelle sue sfaccettature food & beverage o di applicazioni pick & place. La flessibilità nella riconversione e nell’adattamento rapido ed efficiente degli stabilimenti per la produzione di prodotti diversi resta la priorità di molti operatori. Ciò crea una forte domanda di processi automatici di regolazione con attuatori comandati in maniera accurata e monitorati da sensori idonei. La flessibilità di un’azienda che fornisce componenti industriali si misura dunque soprattutto dalla capacità di proporre soluzioni dedicate e complete che abbiano comunque caratteristiche di affidabilità e semplicità di utilizzo. Non a caso, vive un’importante crescita la richiesta di sensori evoluti di visione o di misura che consentono di effettuare molteplici controlli e ispezioni sulla linea di produzione, mentre nel passato alcuni rilevamenti erano realizzati con difficoltà con sensori tradizionali o spesso non erano addirittura eseguiti. Si pensi poi agli encoder che consentono di migliorare le prestazioni di una macchina in termini di velocità, precisione, sicurezza e diagnostica. Quest’ultimo aspetto, in particolare, essendo legato alla manutenzione predittiva, potrebbe rappresentare un fattore di innovazione importante nel processo in corso che porterà alla smart factory attraverso i cambi di paradigma proposti da Industry 4.0. La necessità di lavorare con componenti (sensori, attuatori, controlli) di automazione sempre più evoluti tecnologicamente ed intelligenti ha portato ad impiegare soluzioni di networking industriale che permettono la realizzazione di reti di automazione I/O ad architettura distribuita, flessibile, modulare, intelligente, economica su fieldbus industriali. Il networking industriale offre infatti la possibilità di abbattere i costi di progetto e infrastrutture hardware di realizzazione, di aumentare la qualità dell’applicazione, la flessibilità di parametrizzazione e configurazione, nonché la riduzione dei costi di manutenzione e servizio. La globalizzazione dei mercati degli ultimi decenni ha inoltre costretto i costruttori di automazione industriale a realizzare macchine ed impianti adeguati alle molteplici regolamentazioni governative ed alle necessità di una comunicazione più flessibile, veloce ed internazionale. Identificare in un processo produttivo gli oggetti/prodotti in modo univoco e standardizzato seguendo tutta la filiera fino alla distribuzione, trasporto e utenza finale, permette il controllo del processo produttivo in modo automatizzato e integrato, l’abbattimento dei costi relativi alla rilavorazione, agli scarti e alla pianificazione della produzione. Uno degli aspetti più significativi di tale argomentazione è il cosiddetto “Internet of Things” che integrato nelle nuove tendenze di produzione, farà della tracciabilità un cardine su cui l’automazione industriale dovrà focalizzarsi nel prossimo futuro. La crescente miniaturizzazione della componentistica permetterà poi la realizzazione di apparecchiature sempre più piccole, estendendo l’applicabilità nei processi di automazione più integrati per soddisfare l’esigenza di compattezza richiesta dalle nuove macchine industriali per l’ottimizzazione dei costi di costruzione e materiali. Ciò porterà alla realizzazione di nuovi tipi di sensori, per la rilevazione di oggetti, che utilizzino principi fisici diversi da quelli odierni, e ad aumentare la precisione e l’accuratezza dei sistemi di misura spingendosi sotto il micron con dispositivi entry-level adatti per gli ambienti industriali. Le tecnologie e i componenti per la misura e controllo avranno quindi un’importanza centrale sempre più estesa negli stabilimenti e nei macchinari di prossima generazione, anche in relazione all’affidabilità e alla protezione degli investimenti. Si tratta pertanto di comparto con elevate potenzialità di sviluppo: gli operatori puntano ad aggiungere ai propri prodotti funzionalità che guidino i miglioramenti di efficienza, sicurezza e praticità d’impiego, determinando così una crescita in termini di contenuti e di mercato. In un settore industriale come questo, dove il must per lo sviluppo e la competitività delle aziende che vi operano è rappresentato dalla ricerca e dall’innovazione tecnologica, un aspetto su cui investire si trova certamente nel valore aggiunto portato da un’alta qualificazione delle risorse umane. Nonostante
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l’elevato livello di disoccupazione giovanile in Italia, l’industria dell’automazione fatica a trovare profili adeguati, sia per la percepita minore attrattività rispetto ad altri settori sia perché spesso le esigenze specifiche delle aziende non sono pienamente soddisfatte dal mondo scolastico. L’implementazione di un sistema dove l’apprendimento delle competenze professionali si basi sulla combinazione di teoria e pratica agevolerebbe l’attività di reclutamento, come dimostra il modello duale tedesco. Occorrerebbe dunque far crescere nel nostro Paese la consapevolezza che esista un interesse convergente tra il sistema scolastico e quello produttivo e quindi incentivarne la collaborazione dal momento che un’adeguata e solida preparazione del futuro lavoratore costituisce un vantaggio, per quanto differito, anche per le imprese.
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Mauro Galano Presidente Gruppo HMI-IPC-SCADA Secondo l’Ocse il PIL italiano del 2015 potrebbe attestarsi intorno ad un +0,5% ed eventualmente migliorare ancora nel corso dell’anno; il fatturato dell’industria fa registrare anch’esso valori positivi dalla fine dello scorso anno, a conferma che l’economia reale sta veramente ripartendo. Dall’altro lato però, il tasso di occupazione italiano, insieme ai dati sull’inattività dei giovani, collocano l’Italia nelle ultime posizioni nell’ambito europeo. Quindi la ripresa c’è, ma è ancora molto debole e solo un lungo periodo positivo potrà risollevarci in modo stabile. Per cercare di consolidare questo andamento, la BCE, dopo aver tagliato senza successo i tassi d’interesse fino a zero ha deciso di applicare il “quantitative easing”: con la stampa di carta moneta per acquistare titoli di Stato, la banca centrale sta aumentando la liquidità sul sistema finanziario sperando di indurre le banche a prestare il denaro alle imprese ed alle famiglie. Ci sono quindi molti segnali economici positivi, anche se piccoli. Dal punto di vista del settore HMI IPC e SCADA, la forte incidenza dell’export nel settore dell’automazione, con i costruttori di macchine che esportano in tutto il mondo, ha permesso una sostanziale tenuta del mercato, con un leggero incremento anno su anno. L’attuale quasi parità del cambio euro/dollaro è una ulteriore spinta all’esportazione soprattutto verso gli Stati Uniti e l’America Latina: a completamento, l’economia americana che continua a correre con un PIL di oltre il 2%, fa ben sperare nella tenuta del mercato interno ed indotto per un periodo di tempo sufficientemente lungo. Il settore del dialogo operatore, tradizionalmente legato a quello dei PLC, continua a dare segnali positivi, con incrementi significativi, spesso talvolta anche migliori di quelli del comparto dei controllori. Questo probabilmente è avvalorato dal fatto che l’HMI assume un’importanza sempre maggiore all’interno della soluzione di automazione della macchina o dell’impianto, in quanto permette il controllo di base ma consente anche una gestione efficace della produzione per mantenere elevati i livelli qualitativi. I principali mercati di destinazione dei prodotti del gruppo sono i costruttori di macchine OEM, leader a livello mondiale in macchine per food & beverage e packaging. Questi costruttori esportano a loro volta in tutto il mondo permettendo a questo mercato di “tenere” e di superare agevolmente situazioni di crisi localizzate. Il mercato locale, come quello europeo, è sempre in sofferenza anche nel settore delle infrastrutture che risente delle scarsità di risorse disponibili a livello governativo. Dal punto di vista operativo, i terminali operatore consentono di creare applicazioni sempre più complete e complesse ma anche di soddisfare le richieste di mobilità dell’operatore attraverso l’accesso web all’applicativo anche attraverso dispositivi mobili (pc, tablet, smartphone). Ma sono anche “indispensabili” funzionalità quali connessioni a DataBase ed applicativi esterni, gestione avanzata per l’accessibilità/sicurezza al sistema, architetture scalabili, conformità a normative, perimetri di efficienza KPI e qualità della produzione. Tuttavia sempre più frequentemente, agli aspetti tecnologici si affiancano altri requisiti: semplicità di sviluppo e manutenzione del sistema, accesso da remoto all’ambiente di sviluppo per effettuare modifiche e manutenzione, supporto worldwide, longevità dei prodotti, smooth migration sulle nuove piattaforme.
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Per i nostri costruttori di macchine che esportano in tutto il mondo, questi “servizi” sono diventati cosi indispensabili da rappresentare spesso il valore aggiunto ed il differenziatore tra le diverse soluzioni tecnologiche disponibili: la presenza di un marchio in tutto il mondo permette di offrire servizi di qualità con un TCO (Total cost of Ownership) decisamente contenuto ed un supporto immediato alla clientela. Nel comparto HMI, IPC e SCADA le aziende italiane sono in netta minoranza rispetto alle realtà multinazionali e si trovano spesso ad affrontare problematiche completamente opposte. Sicuramente la possibilità di proporsi, supportati da ANIE Automazione al di fuori del mercato nazionale e magari anche dell’Unione Europea, può creare maggiori opportunità lavorative e di crescita. Un’offerta di filiera può essere sicuramente di maggiore interesse rispetto alla proposta di un singolo prodotto. In Paesi non troppo evoluti a livello di automazione, un’offerta di filiera in campi soprattutto infrastrutturali, (strade, ferrovie, metropolitane, distribuzione energia, acquedotti, domotica) potrebbe essere una valida alternativa rispetto ai grandi gruppi internazionali. I paesi dell’Est Europeo ed il Nord Africa (che in questo periodo però non è decisamente tranquillo), potrebbero essere delle mete interessanti. Il comparto HMI, IPC e SCADA include al suo interno la componente di software di supervisione che risulta essere, a livello di automazione, il punto di contatto con il livello superiore e quindi con i software MES ed il mondo dell’Information Technology. La necessità di convergenza fra le tecnologie di controllo ed il mondo dell’IT, consente la condivisione delle informazioni ad ogni livello, attraverso due elementi fondamentali: la connettività e l’integrazione delle soluzioni software. La connettività si sta realizzando (ed è in parte già stata realizzata) con l’utilizzo di un’unica rete di comunicazione, Ethernet, che consente di connettere il più remoto I/O presente sul campo ed i server dell’IT: ovviamente l’architettura richiede opportuni “accorgimenti”, con la segmentazione, la creazione di reti, sottoreti, VPN con le opportune “precauzioni” per avere un controllo accessi efficiente e sicuro. Inoltre l’utilizzo di switch gestiti ed intelligenti permette l’implementazione di protocolli deterministici dove è richiesta la velocità e la ripetitività delle prestazioni (ad esempio nel motion control). Ma la sfida maggiore è rappresentata dall’integrazione delle informazioni per connettere persone e processi, per avere maggiore efficienza, gestire nel modo migliore gli asset aziendali, la tracciabilità, la conformità e la sicurezza per raggiungere l’eccellenza operativa. La Manufacturing Intelligence deve essere in grado di fornire informazioni specifiche (report) in funzione dei ruoli aziendali, dare facile accesso alle informazioni attraverso il web con client anche mobili, ed integrarsi a sua volta con gli altri sistemi aziendali. Le aziende in grado di creare una piattaforma per connettere ed integrare questo tipo di informazioni, con prodotti software semplici ed adattabili ad ogni situazione, sono le soluzioni vincenti di oggi e di domani. Solo con questi requisiti, l’ambiente manifatturiero ha interesse ad investire in nuove tecnologie che rendono l’azienda più efficiente, più snella e più pronta a recepire ed implementare ciò che viene richiesto dal mercato.
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Roberto Motta Presidente Gruppo PLC-I/O Il valore del comparto dei controllori programmabili per l’anno 2014 è cresciuto rispetto al 2013 di oltre 6 punti percentuali. Nel corso dell’ultima riunione del Gruppo, una diffusa positività è emersa per la chiusura dell’esercizio 2014 con un sensibile aumento della visibilità e minori sofferenze sui pagamenti. Resta in ogni caso fondamentale il ruolo di traino delle esportazioni. Le previsioni per l’anno 2015 sembrano sostanzialmente confermare il trend positivo registrato per l’anno appena concluso. È ipotizzabile che nel 2015 la crescita sarà sufficiente a riportare il mercato PLC ai livelli del 2008 dopo aver superato quest’anno il 2011. Questo trend positivo ci aiuta ad intravvedere segnali di consolidamento della ripresa del settore automazione nel suo complessivo con qualche perplessità purtroppo ancora per il manifatturiero interno. Sulla base di quanto sopra, il 2014, per le aziende del settore PLC, si è indubbiamente concluso come un anno caratterizzato da un buon andamento delle esportazioni di macchinari ed impianti e da una timida ripresa di alcuni investimenti interni. Questi trend positivi è prevedibile che siano confermati anche per l’anno corrente grazie soprattutto al cambio euro-dollaro favorevole e al basso costo del petrolio. Il primo è ipotizzabile che influirà favorevolmente sulle nostre esportazioni se proseguirà a rafforzarsi, mentre il prezzo del petrolio, che è prevedibile non risalirà la china tanto in fretta, dovrebbe rilanciare gli investimenti dell’industria manifatturiera interna . Se si guarda al mercato dei PLC, i settori Alimentare e Bevande e del Packaging hanno concorso al risultato del 2014 con un peso maggiore del 10% ognuno. Altri comparti che hanno rappresentato più del 5% sono stati quello della Meccanica (macchine utensili e speciali) e della Chimica e Cosmesi. I settori del Packaging e quello Alimentare e delle bevande dovrebbero confermare il loro trend positivo in prospettiva anche nel 2015. Dal punto di vista tecnologico, nel 2014 si è consolidato il trend di crescita già delineato nell’anno precedente dei sistemi compatti (+8%) e di quelli modulari nella fascia media che hanno trascinato il PLC modulari ad una crescita in termini di unità del 18%. Come da aspettative si è consolidata la connettività diffusa dei PLC sulla rete Ethernet grazie alla disponibilità di protocolli ormai consolidati e affidabili. Nel 2014, la statistica rileva una crescita molto significativa per i nodi PLC (+14%), gli I/O modulari remoti IP20 (+22%) e IP67 (+ 23%); sembrano segnare il passo solo gli I/O compatti con una perdita di quasi il 40% in termini di nodi Ethernet. La diffusione di Ethernet sta indubbiamente aiutando il comparto PLC a muoversi verso applicazioni di livello più elevato ed in aree applicative non propriamente industriali dove la rete gioca un ruolo molto importante Il canale dell’esportazione ha mantenuto anche nel 2014 un ruolo preponderante a sostegno dello sviluppo del settore PLC, come d’altra parte di un po’ tutti i comparti dell’automazione industriale. Gli USA, ormai su un sentiero di crescita industriale robusta, hanno rappresentato uno dei mercati di sbocco più importanti, mentre Cina e India, le due maggiori economie “emergenti”, hanno fornito un ampio contributo all’aumento dell’export anche del comparto PLC.
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Per ciò che concerne l’Europa, benché stiano arrivando segnali di stabilizzazione, la situazione degli ordini dei nostri costruttori verso i maggiori paesi industriali ci dice che l’uscita dalla stagnazione richiederà ancora tutto il 2015. Purtroppo i mercati di sbocco attualmente più ricchi di opportunità, quali Medio Oriente, Africa e Russia, sono spesso anche quelli più a rischio a causa di guerre ed epidemie, senza contare che la caduta del prezzo del petrolio non sta sicuramente indirizzando gli investimenti verso questo settore. È auspicabile che il progetto di ANIE Automazione a sostegno dell’internazionalizzazione delle imprese italiane possa dare a molte di esse - realtà spesso piccole e medie - il sostegno necessario a raggiungere mercati tutto sommato lontani rimanendo competitive; proprio la capacità di operare in modo globale è sempre stato il punto debole delle aziende del comparto. D’altra parte c’è da rilevare che si stanno sempre più consolidando alcuni grossi gruppi di aziende operanti nel settore dei costruttori di macchine che come capacità finanziarie e operative non hanno nulla da invidiare alle aziende per esempio tedesche. L’Italia rimane il secondo paese manifatturiero d’Europa e fra i primi del mondo, oltre ad essere uno dei soli cinque ad avere un surplus commerciale positivo (dietro a Cina, Germania, Giappone e Corea). Quello che la nostra industria dovrà dimostrare di essere capace di affrontare nei prossimi anni è proprio la sfida della così detta 4° rivoluzione industriale (Industry 4.0). Dopo la digitalizzazione della produzione, la nuova rivoluzione industriale avrà come filo conduttore la connettività diffusa a tutti i livelli aziendali grazie alla espansione di alcune tecnologie chiave: Industrial IP, Smart Asset, Mobility, Security, Cloud computing, Big Data e Analytics. Purtroppo l’Italia su alcune di queste tecnologie sconta gravi ritardi e la dimensione minore delle nostre imprese potrebbe ridurre, in ottica Industry 4.0, gli effetti positivi delle economie su larga scala. Le aziende “connesse” (smart manufacturing) di domani sfrutteranno tutti i benefici della rete IP che oggi usiamo nella nostra vita quotidiana: macchine e persone comunicheranno a tutti i livelli aziendali con una larga diffusione di tecnologie “mobile”.
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Antonio De Bellis Presidente Gruppo Telecontrollo, Supervisione e Automazione delle Reti La situazione generale induce a formulare prospettive positive. Nello specifico, il mercato domestico del comparto Telecontrollo è influenzato negativamente dalla contrazione degli investimenti e dalle dinamiche dei prezzi. Le incertezze legate al mondo Utility e le trasformazioni in atto nelle Industrie Energia, Acqua e Trasporti potrebbero confermare nel 2015 una generale stagnazione del business domestico, sostenuto principalmente da esigenze manutentive sugli asset e sugli impianti. Di contro, il mercato estero, soprattutto indiretto, dovrebbe dare contributi in crescita, guidato dagli investimenti sui nuovi impianti o sugli riammodernamenti di quelli esistenti. Il mercato domestico dell’energia soffre per il riassetto in corso, dove pesa l’incertezza sulla continuità operativa di molti impianti di produzione, nonché il passaggio di proprietà degli stessi. Paragonando la situazione nazionale con quanto sta avvenendo in altri paesi, la mancanza di un piano energetico e una visione nazionale a lungo termine, non consentono di trasformare la situazione attuale in una concreta opportunità di rilancio per le aziende del comparto. Il mercato domestico dell’acqua continua a garantire una certa stabilità e crescita legata soprattutto a investimenti per efficientamento e manutenzione di impianti e processi. Comunque, permangono tutte le penalizzazioni dovute alla frammentazione presente nel settore. In questo scenario, la previsione generale è cautelativamente ottimista, con un incremento del volume d’affari del comparto, rispetto al 2014, nell’intorno del 2-5%, ipotizzando una ripresa del contributo estero rispetto a quello domestico. Il mercato Utility rimane il principale riferimento in Italia, per tutti i comparti del Telecontrollo. Questo, seppur il portafoglio Clienti delle aziende del Telecontrollo si stia ampliando, a riprova dei cambiamenti in atto nelle varie filiere. L’evoluzione in corso, negli ambiti Smart Community e Industrial 4.0, nonché la predisposizione delle infrastrutture necessarie a sostenere nello specifico la generazione distribuita, la virtualizzazione degli impianti e più in generale quanto afferente all’Internet of Things e i big data, richiederanno una maggiore implementazione di soluzioni di automazione e controllo, locale e remoto, dove i prodotti, le soluzioni e le competenze tipiche del Telecontrollo troveranno modo di essere applicate e valorizzate. Essendo in corso un processo evolutivo, è intrinseco nel processo stesso il cambiamento. Conseguentemente anche l’automazione e il controllo, nonché il modo stesso di implementarli ed usarli, si adeguano, cambiando. Il comparto del Telecontrollo è in prima linea sul fronte evolutivo, anticipando e sperimentando il cambiamento e le sue conseguenze. La sicurezza, in tutte le sue forme ed eccezioni, diverrà caratteristica e requisito sempre più preponderante e influenzerà qualsiasi implementazione di automazione e controllo, a partire dalla progettazione e sviluppo di componenti, alla realizzazione dei sistemi basati su tali componenti. E’ crescente il generale interesse delle aziende del Telecontrollo nell’internazionalizzazione, processo intrapreso e percorso in differenti modalità, a seconda dell’Industria di riferimento e del paese estero obiettivo. In attesa che si sblocchino significativi investimenti nell’ambito domestico, le previsione è
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di una bilancia commerciale del settore, dove il peso della componente estera diverrà significativo rispetto a quella domestica. La crescita nella partecipazione e nell’interesse espresso dalle aziende del Telecontrollo alle missioni estere organizzate da ANIE sono riscontri che sottolineano l’importanza dell’export per il comparto. Non da ultimo, la 14ma Edizione del Forum Telecontrollo (HangarBicocca Milano, 29 e 30 settembre 2015), evento di riferimento per il mercato delle reti di Pubblica Utilità si è data l’obiettivo di internazionalizzarsi, cogliendo l’opportunità offerta dalla concomitante Esposizione Internazionale EXPO2015. A partire dal 2014, si è attivata una campagna di promozione all’estero dell’evento, che sarà più intensa e focalizzata in prossimità dell’evento. I mercati di sbocco sono vari a seconda del comparto interessato e guardano alle immediate vicinanze, pensando alla Comunità Europea, i Balcani o il Nord Africa, ma anche più lontano, coinvolgendo il Medio Oriente, l’Africa e l’Asia. Il sistema scolastico italiano presenta luci ed ombre, che si riflettono inesorabilmente sul capitale umano disponibile alle aziende del settore. In generale il livello tecnico-scientifico e le capacità di una risorsa italiana sono buone e riconosciute come tali in un confronto internazionale, malgrado i fattori handicap dovuti alle ombre del sistema scolastico. I problemi da affrontare e risolvere rapidamente sono la ridotta capacità di attrarre studenti nelle facoltà che formano figure tecnico-scientifiche di interesse per le aziende del comparto, nonché un Sistema Paese che non è in grado mantenere presso le aziende italiane i più meritevoli e di mettere le aziende italiane nelle condizioni di assumere, dando garanzie e una visione di carriera a chi dovesse entrare nel comparto.
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Roberto Moro Presidente Gruppo Telematica applicata a Traffico e Trasporti La crescita prevista nell’export sembra più legata, per il settore Traffico e Trasporti, a fattori esterni (svalutazione euro, iniezione fondi BCE, costo del petrolio, etc.) che ad un effettivo “risveglio” di investimenti, ricerca, sperimentazione di soluzioni. Lo sviluppo più recente è stato, del resto, molto concentrato su aspetti collegati ai “servizi” ITS piuttosto che a interventi sulla realtà manifatturiera dei “beni” tecnologici. Prova ne è che alcuni tra i maggiori produttori industriali o operatori italiani (AnsaldoBreda, Ansaldo STS, Alitalia, ad esempio) sono esposti all’ingresso di capitali stranieri, extra-europei. Il settore dei servizi ITS è poi fortemente legato agli operatori di Telecomunicazioni attraverso un modello di business che prevede l’offerta di “applicazioni” basate sull’infrastruttura preesistente. Questo è il caso di iniziative come il Consorzio Galileo nei sistemi satellitari, ma di tante altre. Mentre il manifatturiero nazionale, anche nel campo ITS, si è spesso spostato geograficamente altrove, l’offerta di applicazioni per servizi ITS consente la nascita nel paese di aziende di dimensione contenuta ma con caratteristiche di flessibilità e capacità di diversificare rispetto all’andamento di particolari settori che ne determinano la sopravvivenza sul mercato. Il mercato ITS nazionale è centrato sulla domanda della Pubblica Amministrazione e degli operatori autostradali (privati) e ferroviari (in maggioranza pubblico). Noti vincoli di spesa hanno penalizzato la dinamica del settore tradizionale del controllo del traffico urbano, ad eccezione del controllo elettronico delle infrazioni. Resta attivo il settore dei pagamenti elettronici e del pagamento mobile per il trasporto pubblico e il telepedaggio per le autostrade. Problematico negli aspetti finanziari il sistema delle grandi infrastrutture di trasporto che, in passato, ha invece incentivato la ricerca tecnologica e la proposta di automazione. Mancano oggi programmi di finanziamento dedicati al trasporto di massa. L’incertezza di prospettiva che consegue, frena le strategie industriali e apre la strada alle acquisizioni. Gli strumenti del project financing e della partecipazione pubblico-privata nel campo delle infrastrutture per il trasporto pubblico non sembrano assicurare una certezza nei ritorni tale da muovere decisamente il mercato. I trend tecnologici sono quelli legati ai sistemi di pagamento elettronico e di rilevamento/sanzionamento automatico. La tendenza generale è quella di sganciare quanto più è possibile il controllo del processo di traffico da un’infrastruttura fissa dedicata e di trasferirlo su infrastrutture e reti di telecomunicazione generali, sempre più di frequente in ambito Internet. Questo trend modifica evidentemente l’approccio tradizionale nella progettazione e nell’ingegneria del traffico. Rispetto al tema della “smart community” l’evoluzione indotta nel settore ITS è stata fin qui parziale, più che altro svolta all’intersezione con linee di prodotto/sistema determinate da altri settori (e.g. energetico). La mobilità elettrica, ad esempio, utilizza delle risorse ITS consolidate per la gestione di transazioni e di dati ma non ha per ora generato sviluppi degni di nota per innovazione. Probabilmente il concetto “smart”, declinato nei trasporti, confluisce in una maggior integrazione di elementi dell’ITS con sistemi innovativi. La componente export è e sarà determinante al risultato aziendale, pur esponendo il comparto nazionale ad una forte competizione commerciale a cui si possono dare risposte sia di tipo organizzativo sia di tipo propositivo. La convergenza di aziende extra europee su aree commerciali in forte crescita di
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domanda (dicasi Nord Africa, Turchia, Medio Oriente, Europa Centrale e Balcani ecc.) caratterizza questi ultimi anni e impone un riallineamento dei processi di produzione e vendita. Né è più sostenibile che la qualità tecnica differenzi i prodotti ITS di provenienza UE (e USA) rispetto agli altri. La necessità di sviluppare attività su mercati distanti è certamente sostenuta dalle iniziative di internazionalizzazione. Si deve ricordare che la vendita di sistemi complessi contiene una componente di “prodotto”, classica, ed una di “know how” che si esplicita nell’esecuzione e nella capacità di supporto nel pre e post-vendita. Tanto più vero se i mercati di destinazione sono appunto quelli prima indicati e se le clausole di accesso prevedono una componente locale di fornitura. Molte aziende manifatturiere lamentano nel nostro Paese la mancanza di capitale umano di elevato livello tecnico-scientifico. Non si condivide tale affermazione, perché la formazione tecnica in Italia resta comunque valida e con molte punte di valore elevato. Crediamo viceversa ci sia un problema di opportunità offerte. Il dilemma sull’orientamento da dare alla formazione è vecchio. Si ritiene difficile che i programmi di formazione oggi possano inseguire le esigenze momentanee dell’industria e forse questo spiega l’esito avuto dal “corso di laurea breve” introdotto nelle facoltà tecniche anni fa. Si direbbe invece che la tanto citata flessibilità passi anche da una formazione che dia i fondamentali per affrontare problemi sempre diversi, senza l’illusione che una estrema specializzazione cristallizzi conoscenza e soluzioni di processi in evoluzione continua.
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Alberto Sciamé Presidente Gruppi Statici di Continuità - UPS L’industria manifatturiera italiana continua a vivere una fase critica. Nel 2014 la quasi totalità dei settori industriali ha mostrato segnali di debolezza. La ripresa del manifatturiero italiano è stata ostacolata soprattutto da una domanda interna ancora poco dinamica. Nel settore nel quale operano le industrie UPS aderenti ad ANIE Automazione assistiamo ormai da alcuni anni ad un trend costante: il fatturato rimane stabile, senza importanti scostamenti, grazie alla componente delle vendite estere in grado di ovviare alla perdita sul territorio nazionale. A trainare il mercato interno, vi sono gli impianti di grande e medio-piccola potenza, i ricambi e i servizi di manutenzione. Si rileva inoltre un aumento delle vendite indirette, che potrebbe rappresentare un segnale di ripresa dalla crisi che ha colpito negli ultimi anni il canale distributivo sia elettrico che informatico. Né il mercato né gli investimenti del settore industriale mostrano segni di ripresa immediata. Il cambio euro/dollaro sicuramente favorirà le esportazioni di prodotti verso gli Stati Uniti. Data Center di operatori telefonici, web farm, ospedali, ferrovie, centri commerciali sono i principali mercati di destinazione italiani dei Gruppi Statici di Continuità. Il business domestico è sostenuto principalmente da esigenze manutentive sugli impianti e dal rifacimento di quelli obsoleti. La maggior parte dei clienti che acquista Gruppi Statici di Continuità guarda con molta attenzione alla tecnologia dei prodotti che deve essere di ultima generazione. Ormai tutti i sistemi concepiti nel nostro Paese utilizzano l’IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) nel raddrizzatore per assicurare un assorbimento di corrente sinusoidale. Inoltre, le moderne configurazioni (con o senza trasformatore in uscita) hanno raggiunto livelli di efficienza molto elevati in linea con quanto richiesto dagli accordi internazionali come il Codice di condotta sugli UPS siglato dai principali produttori a livello mondiale o dai nuovi standard ufficiali recepiti nella norma 62040-3. Vi è inoltre una tendenza all’acquisto di prodotti modulari che consentono di incrementare la potenza nel tempo senza dover stravolgere l’impianto elettrico. Inoltre una particolare attenzione viene dedicata al risparmio energetico e all’acquisto di prodotti ad alto rendimento per ottenere i certificati bianchi. Gli investimenti in ricerca delle aziende e l’evoluzione tecnologica hanno consentito la riduzione e la standardizzazione dei componenti all’interno dei sistemi UPS, con un notevole beneficio in termini di servizi di manutenzione, riducendo il numero e le diverse tipologie di parti di ricambio e velocizzando i tempi di intervento. L’implementazione dei dispositivi di diagnostica e monitoraggio insieme con la progettazione costruttiva delle apparecchiature e una facile sostituzione di parti di ricambio e moduli hanno ridotto drasticamente il tempo medio stimato di riparazione (MTTR). I principali mercati di sbocco degli UPS sono il Nord America e alcune nazioni dell’Africa. Purtroppo, l’instabilità politica di alcuni paesi del continente africano comporta ritardi e limiti negli investimenti, ma la volontà di crescita e la fame di tecnologia di tali nazioni consente comunque di mantenere buoni livelli di esportazione. ANIE supporta e promuove l’internazionalizzazione delle aziende elettrotecniche ed elettroniche italiane attraverso servizi mirati, volti a facilitare l’ingresso delle imprese nei mercati esteri di maggiore interesse con iniziative specifiche e mirate. È auspicabile che tali sforzi possano produrre risultati concreti in un ottica di sostegno soprattutto alla Piccola e Media impresa italiana.
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Oggi in Italia stiamo assistendo ad un cambio generazionale. Si affacciano al mercato del lavoro le nuove leve. Non c’è stato però trasferimento di conoscenze, il cosi detto passaggio di consegne tra chi ha lasciato per raggiunti limiti di età e chi si è appena inserito nel mondo del lavoro. Manca la continuità e, in parte, l’esperienza gestionale dei manager navigati. La scuola in genere e l’università in particolare, salvo rare eccezioni, non danno quella formazione necessaria ed indispensabile alle persone che iniziano la carriera lavorativa. Inoltre il trasferimento all’estero della produzione e di una grande quantità di tecnologia ha privato il mercato industriale di reali opportunità di crescita. Si rileva la necessità quindi di rivedere il processo formativo avvicinando la scuola al mondo del lavoro con uno scambio continuo di conoscenze permettendo ai giovani un percorso formativo pratico (dopo quello teorico acquisito all’università).
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Sabina Cristini Presidente Gruppo Meccatronica La quotazione del petrolio influenzata da molte variabili genera confusione e incertezza di previsioni. Petrolio a livelli minimi, Euro debole e quantitative easing europeo permetteranno un riassestamento importante tra le principali economie mondiali con ricadute positive in alcuni ambiti. Il quadro europeo soffre oggi anche per motivi politici, basti pensare ad esempio alla situazione in Russia, ma ci si augura che dopo la crisi si possa aprire una nuova fase di fiducia. Il sistema manifatturiero, nonostante la violenta crisi economica, conserva tutta la sua centralità strategica. Deboli segnali di ripresa si sono registrati nei mesi più recenti e questo genera un indice di fiducia per il prossimo futuro. Di certo rimarrà importante il mercato nordamericano per i nostri esportatori di macchine e impianti. Ciò avrà anche una ripercussione positiva verso i subfornitori e integratori dei segmenti automotive. Soprattutto per coloro che puntano sull’alta tecnologia e sulla produzione di impianti ad alto valore aggiunto, si possono prevedere mesi favorevoli. Rimane però il rischio che il persistere dei costi molto bassi del petrolio ed il conseguente abbattimento dei prezzi possano incidere sulla mitigazione dello sviluppo dei volumi. Aspetti critici nella competitività di oggi sono la tempestività nel realizzare le richieste dei clienti, il time to market di nuovi prodotti e la versatilità dei progetti nell’adattarsi ad ogni nuova necessità. L’approccio meccatronico permette di affrontare con una metodologia interdisciplinare la progettazione e lo sviluppo di nuovi impianti, risultando fondamentale anche per azioni di miglioramento e risoluzione di inefficienze su macchine esistenti. La simulazione presenta un trend tecnologico molto forte, che si evidenzierà e diffonderà grazie alle prestazioni dei software di progettazione ed al dimensionamento e sviluppo dei diversi sistemi di automazione disponibili. Con l’obiettivo di raggiungere le prestazioni e il risultato economico desiderati, la simulazione permette di procedere con ragionevoli garanzie sulle performance finali. Fasi di test e simulazioni successive fin dalla fase di engineering permettono di ridurre costi e tempi di sviluppo di macchine. Il costruttore di macchine acquisisce così garanzie di riduzione dei tempi di sviluppo e di time to market, minimizza i costi e rischi nelle fasi di sviluppo per prototipi e innovazioni, aumenta la produttività e la qualità del progetto in toto. L’automazione odierna permette di realizzare sistemi orientati a questi obiettivi, i componenti elettronici gestiti da software svolgono un ruolo sempre più rilevante, l’integrazione delle architetture permette rapidi interconnessioni e start up. Un altro aspetto basilare da non trascurare è l’attenzione all’efficienza energetica: una delle parole d’ordine dell’industria manifatturiera del futuro. Le normative dell’Unione Europea, gli alti costi energetici sostenuti dall’Italia, la domanda mondiale crescente di energia obbligano un focus sempre più puntuale su questa tematica. E’ necessaria una maggiore attenzione e l’industria spinge la ricerca di nuove soluzioni, per abbattere consumi e assorbimenti inefficaci. L’aumento del rendimento dei diversi componenti e il riciclo dell’energia sono aspetti fondamentali che consentono di migliorare l’efficienza di macchine e impianti.
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L’avvicinamento dei processi di engineering favorisce inoltre la comunicazione e la conoscenza interdisciplinare all’interno dei gruppi di lavoro. Questo aspetto è coadiuvatore della crescita di competenze trasversali e arricchimento del bagaglio di esperienze nell’affrontare nuovi progetti. L’innovazione che può portare la meccatronica è il notevole miglioramento del processo di progettazione della macchina e di prodotto. La meccatronica è un concetto relativamente nuovo per cui la richiesta di inserimento di ingegneri con questo tipo di formazione è in crescita. L’export dei nostri costruttori di macchine è stato il pilastro che ha sostenuto la produzione di questi anni più recenti e continuerà a garantirne la crescita anche nel prossimo futuro. Destinazioni rilevanti sono i mercati nordamericano, mediorientale e asiatico. I settori di destinazione principali in Italia sono la meccanica, il food and beverage, i settori plastica e gomma, material handling, logistica, carta e stampa. E’ molto importante lo sforzo che ANIE sta compiendo nel favorire attività di filiera presentando il panorama produttivo italiano oltreconfine, in particolare per le aziende che non troverebbero oggi le forze per proporsi da sole. A maggior ragione con la prospettiva di una proposta produttiva ad alta tecnologia che ci distingua e mantenga sempre alto il livello di valore aggiunto offerto dai produttori italiani verso clienti internazionali, l’Associazione deve puntare a stimolare e dare supporto a realtà produttive specializzate che possono trarre vantaggio da una proposta integrata di filiera e di interazione con altre aziende con diverse competenze specifiche. L’integrazione a livello software e quindi l’interconnettività delle piattaforme è diventata un obiettivo per tutti i componenti di automazione: la distribuzione e raccolta delle informazioni dal campo permette azioni di controllo, adattamento, predizione che favoriscono ottimizzazioni e risparmi. I software di progettazione di architetture di automazione per configurare azionamenti e controllori stanno evolvendo: dalla funzione di dimensionamento rispetto a cicli di lavoro imposti, vengono arricchiti di ulteriori funzioni per la simulazione, il controllo e l’ottimizzazione di funzioni specifiche, debugging, virtualizzazione dei movimenti, verifica di potenziali collisioni. Nella produzione odierna quasi la totalità delle informazione necessarie per la produzione viene generata direttamente all’interno dello stabilimento. Per questo è necessario che il sistema informativo possa fornire in tempo reale agli operatori d’impianto le informazioni indispensabili per il loro lavoro. Inoltre, al di là dei componenti di automazione, anche i software di gestione nei diversi comparti aziendali stanno evolvendo verso piattaforme integrate e interattive. Nella smart factory si tende a rendere possibile un feedback continuo dei diversi reparti sul rispetto degli obiettivi indicati nel piano di produzione, anche per consentire quei costanti aggiustamenti che sono sempre richiesti.
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Nuovi Gruppi ANIE Automazione La veloce evoluzione della tecnologia e i repentini cambiamenti nel mercato di riferimento hanno accelerato a partire dal 2013 la fase di revisione ed ampliamento dei Gruppi di ANIE Automazione con il duplice obiettivo di:
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dare all’Associazione una struttura merceologica più coerente con l’attuale configurazione del settore ponendo attenzione anche alle probabili future evoluzioni del comparto;
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rendere più attrattiva l’Associazione per i potenziali nuovi membri ampliando così la propria rappresentatività anche in settori sempre meno marginali.
In particolare, dopo la costituzione nel 2014 del Gruppo Automazione di processo, è stato avviato a inizio 2015 il nuovo Gruppo Software Industriale. Supervisione, MES, progettazione meccatronica, simulazione e virtualizzazione, gestione dell’intero ciclo di vita di prodotto (PLM) ricoprono ormai un ruolo fondamentale nell’ambito degli strumenti di automazione industriale e la costituzione di questo gruppo di lavoro consente ad ANIE Automazione di inserire nel dibattito associativo i temi di Indutrie 4.0. e della fabbrica digitalizzata sempre più attuali anche per l’Italia. Il Gruppo si occuperà in particolar modo di promuovere attività volte alla alfabetizzazione dei clienti, spesso inconsapevoli riguardo alle diverse soluzioni software disponibili, e studierà i trend di mercato. Un altro progetto che si sta valutando per il 2015 è la costituzione di un Gruppo di lavoro dedicato alle tecnologie per la realizzazione dei Data Center.
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2 L’industria italiana dell’Automazione Industriale, Manifatturiera e di Processo 1 Principali tendenze nel 2014
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Nel 2014 il quadro macroeconomico internazionale ha continuato a caratterizzarsi per una elevata instabilità, risentendo delle crescenti tensioni geopolitiche emerse in corso d’anno. I poli della crescita globale si sono mantenuti frammentati nelle diverse aree geografiche. Pur con andamenti disomogenei fra singoli Paesi, l’Area Euro ha mantenuto nel complesso un profilo congiunturale ancora debole. I segnali di recupero della domanda restano discontinui, ancora lontani dai ritmi di crescita necessari per permettere una effettiva uscita dalla prolungata fase di stagnazione che ha caratterizzato per quasi un quinquennio l’Eurozona. Tali andamenti si sono riflessi sull’evoluzione dei flussi di importazioni e sui livelli di produzione industriale che mostrano nella media dell’area un andamento ancora poco dinamico. Nonostante i moderati segnali di recupero emersi in corso d’anno, la distanza dai livelli di attività pre-crisi si mantiene per il manifatturiero europeo vicina ai 10 punti percentuali. Fra le Economie avanzate, nel 2014 si sono rafforzati i segnali di ripresa per gli Stati Uniti, che hanno beneficiato della crescita di consumi e investimenti. In particolare, nel mercato statunitense in risposta a un più alto livello di domanda le imprese industriali hanno aumentato la spesa per nuovi macchinari e ampliato la capacità produttiva. In corso d’anno le Economie emergenti - pur mantenendo un ruolo centrale a sostegno della crescita globale - hanno sperimentato andamenti differenziati fra singoli Paesi. Si è riflesso negativamente sull’andamento dell’aggregato il rallentamento del mercato russo e di alcune economie dell’area del Medio Oriente e Nord Africa. In corso d’anno hanno mostrato andamenti più dinamici l’Asia emergente e l’Africa Subsahariana.
L’evoluzione dei flussi di import mondiali di beni nelle principali aree geografiche
variazione % a/a, dati in volume
Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati CPB
1 A cura del Servizio Centrale Studi Economici di ANIE
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Osservatorio dell’Industria Italiana dell’Automazione
Andamento della produzione industriale nelle principali aree geografiche
variazione % a/a, indice 2005=100 dati in volume
Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati CPB
• In un contesto europeo che non ha mostrato al contrario delle attese un effettivo consolidamento
della ripresa, l’economia italiana ha mantenuto anche nel 2014 maggiori indicazioni di sofferenza e, pur con alcuni segnali di miglioramento, non ha intrapreso in corso d’anno un continuativo percorso di uscita dalla crisi. La lunga fase recessiva che ha colpito l’economia italiana da fine 2011, la seconda in un solo quinquennio, continua a caratterizzarsi per la costante debolezza del mercato interno. Consumi e investimenti hanno mantenuto livelli inferiori alla media di lungo periodo. In particolare, gli investimenti complessivi - comprensivi della componente relativa a macchinari e attrezzature - restano nel territorio nazionale inferiori di circa il 25 per cento rispetto ai livelli pre-crisi. Questa lunga fase di stagnazione continua a riflettersi negativamente e in misura più accentuata rispetto alla media europea sull’evoluzione del manifatturiero nazionale, trasversalmente ai diversi settori che lo compongono. Criticità hanno interessato soprattutto i fornitori di beni intermedi e di beni di consumo. Dall’emergere della crisi il canale estero continua a svolgere un ruolo centrale per la sopravvivenza dell’industria italiana, fornendo pur in un contesto molto volatile maggiori spunti di crescita. Nel corso del 2014, nonostante l’incertezza nei principali mercati di sbocco, la quasi totalità dei settori industriali italiani ha mantenuto un profilo più dinamico del fatturato estero nel confronto con le tendenze registrate sul fronte interno. Questa dicotomia si è riflessa sull’andamento sostanzialmente stabile mostrato dal manifatturiero italiano nel suo complesso nella media del 2014. In generale, l’elevata proiezione internazionale e l’alta incidenza della componente estera sul fatturato totale continua a rappresentare un elemento discriminante per la tenuta dei diversi settori industriali.
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Evoluzione del fatturato nell’industria manifatturiera italiana
variazioni % su base annua, indice 2010=100
Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati ISTAT
Distanza dai livelli pre-crisi del fatturato nazionale nell’industria manifatturiera in Italia e nella media dell’Unione europea
variazioni % media annua 2014/media annua 2007, indice 2010=100
Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati EUROSTAT
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Andamento del fatturato nell’industria elettronica italiana*
indice 2010=100, ciclo trend
*Incluse le tecnologie ITC Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati ISTAT
• Nel corso del 2014 l’industria Elettronica italiana, comprensiva delle tecnologie per l’ICT, ha
continuato a risentire dell’incertezza dello scenario nei principali mercati di sbocco. All’interno dell’Elettronica italiana, nel 2014 il comparto dell’Automazione industriale manifatturiera e di processo ha mostrato un profilo più dinamico, registrando un incremento del volume d’affari complessivo del 3,6 per cento a valori correnti (+3,9 per cento la corrispondente variazione nel 2013). A fine 2014 l’industria italiana fornitrice di tecnologie per l’automazione è espressione di un volume d’affari complessivo di 3,8 miliardi di euro. Nel biennio 2013-2014 il comparto ha visto nel complesso un recupero vicino all’8 per cento del giro d’affari totale, ritornando ai livelli di fatturato espressi nella prima fase della ripresa. La quasi totalità dei segmenti merceologici che compongono l’industria italiana dell’Automazione industriale manifatturiera ha evidenziato in corso d’anno un andamento di segno positivo. In particolare, hanno mostrato un profilo più dinamico Encoder, Motori brushless e PLC. Nel 2014 l’evoluzione del comparto nel suo complesso ha beneficiato della crescita delle esportazioni indirette, grazie soprattutto alla domanda espressa dai costruttori di macchine. L’industria meccanica e, in particolare, al suo interno la meccanica strumentale rappresenta tradizionalmente un rilevante settore di specializzazione del Made in Italy, caratterizzato da una elevata proiezione internazionale. In uno scenario globale sempre più complesso, nell’ultimo decennio le esportazioni italiane di meccanica sono crescite a un tasso medio annuo vicino al 5 per cento. A fronte della debolezza del ciclo europeo degli investimenti, le esportazioni di beni strumentali si sono rivolte con crescente interesse ai mercati extra europei, in particolare asiatici ed americani. Nel corso del 2014 il settore della meccanica strumentale ha mantenuto un andamento positivo sul fronte estero, beneficiando delle posizioni competitive acquisite nei nuovi mercati e
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dei primi segnali di recupero in area europea. Indicazioni di recupero hanno interessato anche il mercato interno, grazie ai primi effetti derivanti dall’introduzione in corso d’anno della Nuova Legge Sabatini. Secondo dati UCIMU, nel 2014 gli ordini di macchine utensili hanno registrato nella media annua un incremento a due cifre, elemento che lascia presagire un andamento positivo del settore anche nel 2015. In un’ottica di filiera, queste tendenze potrebbero favorire la tenuta della domanda di tecnologie e, in particolare, di tecnologie per l’automazione industriale lungo tutta la catena del valore. Le tecnologie per l’automazione industriale, abilitanti e portatrici di innovazione di prodotto e di processo, svolgono tradizionalmente un ruolo centrale a favore della competitività del settore manifatturiero italiano. Accanto a grandi operatori la presenza, nella base produttiva nazionale, di una prevalenza di piccole e medie imprese ha favorito l’emergere di un’offerta innovativa, flessibile e altamente customizzata. Questo elemento costituisce un importante valore aggiunto in un processo di proiezione in mercati variegati e sparsi nei diversi continenti. L’industria dell’Automazione industriale manifatturiera e di processo in Italia 2012
2013
2014*
milioni di euro a prezzi correnti
2013/2012
2014/2013
variazioni %
MERCATO INTERNO
3.651
3.736
3.909
2,3
4,6
FATTURATO TOTALE
3.579
3.719
3.853
3,9
3,6
ESPORTAZIONI
1.058
1.098
1.101
3,8
0,3
IMPORTAZIONI
1.130
1.115
1.158
-1,3
3,8
BILANCIA COMMERCIALE
-72
-17
-57
*preconsuntivi Fonte: ANIE
Andamento del fatturato Italia dell’Automazione industriale manifatturiera per principali segmenti
variazioni %, anno 2014
Fonte: ANIE Automazione
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Andamento degli investimenti in Italia
variazioni % a/a, valori concatenati
Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati ISTAT
Spesa per investimenti prevista delle imprese manifatturiere italiane per il 2015
in % sul totale delle risposte
Fonte: Indagine congiunturale sulle imprese industriali Banca d’Italia, novembre 2014
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Evoluzione degli ordini totali nell’industria italiana fornitrice di macchine utensili
indice base 2010=100, dati trimestrali
Fonte: UCIMU
• In un contesto internazionale difficile, in chiusura d’anno le esportazioni di tecnologie per
l’automazione hanno registrato una sostanziale stabilità (+0,3 per cento la variazione nel 2014). Tale risultato è frutto di andamenti differenziati fra aree geografiche e risente della significativa presenza della componente indiretta nella formulazione dell’export. Nonostante un quadro macroeconomico incerto, gli operatori hanno saputo cogliere opportunità di crescita in mercati sparsi nei diversi continenti. Nel nuovo scenario globale fattore discriminante per la tenuta di comparto resta la capacità di diversificare i mercati serviti, adattandosi ai rapidi cambiamenti del contesto internazionale. Fra le principali aree che hanno fornito nel 2014 sostegno alla tenuta delle esportazioni di tecnologie per l’automazione industriale si annoverano Asia orientale e Nord America. In quest’ultima area ha mostrato un elevato dinamismo il mercato statunitense, divenuto nel 2014 terzo Paese di sbocco delle esportazioni italiane. Anche le vendite estere rivolte all’Unione europea hanno mostrato nel complesso un andamento di segno positivo. L’area europea, con una quota superiore alla metà sul totale esportato, resta il principale mercato di destinazione delle tecnologie italiane. In questo ambito mantengono un ruolo rilevante mercati tradizionali come Germania, Francia e Regno Unito, che assorbono in aggregato oltre il 25 per cento delle esportazioni totali di comparto.
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I principali mercati di sbocco dell’industria italiana dell’Automazione industriale manifatturiera e di processo nel 2014*
distribuzione %
*preconsuntivi Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati ISTAT
I principali Paesi di sbocco dell’industria italiana dell’Automazione industriale manifatturiera e di processo nel 2014*
distribuzione %
* preconsuntivi Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati ISTAT
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•
Nella prima metà del 2015 il quadro macroeconomico internazionale mantiene un profilo ancora instabile, con andamenti differenziati fra aree geografiche. Fra i fattori che potrebbero favorire in corso d’anno il miglioramento dello scenario, si annoverano il consolidamento della crescita nel mercato statunitense e l’effettiva accelerazione della ripresa nell’area europea. Nonostante si rafforzino le indicazioni di recupero, restano numerosi gli ostacoli all’uscita dalla crisi, fra questi il mancato riavvio degli investimenti in molte economie avanzate. Questo elemento rappresenta una delle maggiori criticità, in quanto l’avvio di nuovi investimenti svolge un ruolo cruciale per la ricostituzione del potenziale produttivo. Secondo l’annuale indagine condotta dalla Banca d’Italia, nel 2015 solo il 20 per cento delle imprese manifatturiere italiane prevede una spesa per investimenti in crescita, quota che si avvicina al 25 per cento nel settore energetico e minerario e per le imprese che si caratterizzano per un’incidenza dell’export sul fatturato totale superiore al 30 per cento. In questa fase della crisi, seppur in misura minore rispetto al passato, si conferma uno stretto legame fra proiezione internazionale e avvio di nuovi investimenti. Guardando più in generale all’economia italiana, si attende nel biennio in corso l’avvio di un graduale percorso di recupero, trainato dall’export e che potrà essere favorito da fattori competitivi esogeni come l’evoluzione del prezzo del petrolio e del tasso di cambio. La debolezza della domanda interna continua a costituire un significativo ostacolo al recupero dei settori manifatturieri italiani, mentre il canale estero sembrerebbe esprimere nel complesso maggiori opportunità di crescita. In questo contesto nel corso del 2015 l’evoluzione dell’industria italiana dell’Automazione industriale manifatturiera e di processo potrà beneficiare dell’effettivo miglioramento dello scenario nei principali mercati esteri di sbocco.
Attese sull’evoluzione del fatturato all’export nel settore manifatturiero italiano
Saldi destagionalizzati
Fonte: elaborazioni Servizio Centrale Studi Economici ANIE su dati ISTAT
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3 Note di approfondimento Il Software Industriale Indice 1. Introduzione 2. Architetture software in ambito manifatturiero 2.1. Programmazione dei sistemi di controllo 2.2. Sistemi SCADA 2.3. Sistemi MES 2.4. Sistemi DCS 2.5. Progettazione e simulazione 2.6. Gestione del ciclo di vita del prodotto 3. Conclusioni
1. Introduzione Il software può essere definito come l’informazione o le informazioni utilizzate da uno o più sistemi informatici e memorizzate su uno o più supporti informatici. Il termine software si accosta tradizionalmente a quello di hardware, la componente fisica di un sistema di calcolo che rende possibile l’esecuzione del software. Dal punto di vista gerarchico i software possono essere divisi in quattro categorie principali: firmware, software di base, driver, e programmi applicativi. Nell’automazione industriale si trovano esempi di tutte le categorie di software. Ogni qualvolta si presenta il bisogno di automatizzare un processo produttivo si può ricorrere alla realizzazione di un impianto industriale di automazione. Tale impianto è a tutti gli effetti una macchina che si compone di due parti principali: l’hardware e il software. Nella parte hardware rientrano i componenti come: motori, attuatori, sensori, telecamere. Il software invece si occupa di dirigere tutte le parti hardware al fine di raggiungere il processo automatico voluto (comanda i motori, verifica lo stato dei sensori, verifica la correttezza delle operazioni svolte con algoritmi di visione artificiale, ecc.). Nel corso degli anni, il software per l’automazione industriale, sia nel suo utilizzo in ambiti strettamente produttivi sia in applicazioni civili come l’automazione di edifici oppure la supervisione di reti di distribuzione di energia, è diventato un fattore critico per il funzionamento delle aziende.
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Oggi i sistemi informativi si stanno delineando come il motore dell’evoluzione del manufacturing e il concetto di fabbrica intelligente e appunto digitalizzata, sintetizza tale ruolo. L’investimento in infrastrutture IT si configura sempre più come una delle leve principali per garantire alle aziende manifatturiere l’efficienza e l’efficacia necessarie alla loro stessa sopravvivenza. 2. Architetture software in ambito manifatturiero Quando si parla di software in ambito di automazione industriale, generalmente ci si riferisce a:
• Programmazione dei sistemi di controllo. • Visualizzazione grafica dell’impianto (SCADA). • Manufaturing Execution System (MES), ovvero quel software che si occupa dell’interscambio di informazioni tra la produzione di fabbrica ed il mondo dell’informatica gestionale.
• Controllo distribuito (DCS), vale a dire un sistema di controllo automatico costituito da diversi
sottosistemi, tra cui quello di acquisizione e di elaborazione dati, in grado di scambiare autonomamente informazioni con il campo (processo o impianto) in architettura non centralizzata.
• Progettazione e simulazione, ovvero i sistemi CAx (acronimo che sta per Computer Aided Technologies, cioè CAD, CAE, CAS, CAT, CAM ed altri ancora), e le moderne tecniche di simulazione e virtualizzazione degli impianti e delle macchine a scopo di training degli operatori e di velocizzazione della fase di commissioning.
• Gestione del ciclo di vita del prodotto, ovvero i software di Product Lifecycle Management (PLM) che consentono alle aziende di gestire l’intero ciclo di vita di prodotto in modo efficiente e redditizio, dall’ ideazione, progettazione e produzione, fino ai servizi e al ritiro.
2.1 Programmazione dei sistemi di controllo La logica di automazione o di controllo rappresenta il cuore del processo di automazione. Questa parte del software si occupa di comandare tutto l’hardware della macchina. Il software funge da supervisore, ovvero comunica ad ogni motore ed attuatore la singola azione semplice che dovrà compiere (in gergo “missione”), ad esempio: solleva puncher, leggi barcode, sposta la card nella posizione x,y, ecc. Questa parte di software solitamente è realizzata come una macchina a stati finiti ciclica. Ad ogni ciclo corrisponde un’automazione completa. Ogni ciclo è composto da vari stati. Da uno stato si passa al successivo a seconda del tipo di lavorazione richiesta o della presenza di anomalie. Un tempo ogni costruttore sviluppava le proprie metodologie software per far funzionare i propri Controlli e questo generava sconcerto da parte degli utilizzatori che si vedevano costretti ad imparare variegati linguaggi di programmazione (spesso molto diversi). Ciò portò alla creazione dello IEC 1131-3 che definisce uno standard per il controllo logico. La normativa segue alcune Linee Guida per lo sviluppo del software di programmazione:
• Comuni modelli, concetti e metodologie; • Facilità di interazione e riutilizzo di elementi progettuali; • Portabilità del software a prescindere dal costruttore / hardware.
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Lo standard definisce inoltre 5 linguaggi di programmazione per i PLC, di cui tre grafici e due testuali:
• Sequential Function Chart (SFC). Si tratta di un linguaggio grafico che fornisce una rappresentazione schematica delle sequenze di programma. Basato su passi e transizioni, supporta scelte di sequenze
alternative eText sequenze parallele. le applicazioni di produzione discretadisi alto basanolivello. tutte suSi può Structured (ST). È un Poiché linguaggio strutturato a blocchi una sequenza di passi, l’SFC è un modo logico per definire le specifiche di funzionamento utilizzare l’ST per esprimere istruzioni complesse contenenti variabilie le che strutture dei programmi al livello più alto. rappresentano molti tipi di dati differenti, compresi valori analogici e digitali. • Instruction List (IL). È definito come un linguaggio a basso livello, simile all’assembler. Con l’IL si può Esistono anche tipi datiper specifici gestire orari, datedieundurate, scrivere solo un’operazione riga, per per esempio la memorizzazione valore in importante un registro. È per le applicazioni di processo batch. linguaggio di eseguire cicli iterativi come utile per le applicazioni più piccole o perIlottimizzare partipermette di un’applicazione nei PLC multilinguaggio. Until, istruzioni condizionate e funzioni come l’ST Sqrtper(radice • Repeat Structured Text (ST). È un linguaggio strutturato If-Then-Else a blocchi di alto livello. Si può utilizzare esprimere eistruzioni complesseseno). contenenti variabili che rappresentano molti tipi di dati differenti, quadrata) Sin (funzione compresi valori analogici e digitali. Esistono anche tipi dati specifici per gestire orari, date e durate, Ladder Diagram (LD). È di unprocesso linguaggio utilizza un insieme di importante per le applicazioni batch. Ilche linguaggio permette di eseguirestandardizzato cicli iterativi simboli ladder. standard IEC sono estati quindi razionalizzati i simboli, in come Repeat Until,Nello istruzioni condizionate If-Then-Else funzioni come Sqrt (radice quadrata) e Sin (funzione seno). precedenza assai eterogenei, utilizzati dai vari produttori di PLC. • Function Ladder Diagram È un linguaggio cheÈutilizza un insieme standardizzato di simboli ladder.diNello Block(LD). Diagram (FBD). un linguaggio grafico che permette collegare standard IEC sono stati quindi razionalizzati i simboli, in precedenza assai eterogenei, utilizzati dai fravari loro gli elementi del programma, sotto forma di blocchi, in forma analoga ad uno produttori di PLC. schema circuitale. L’FBD è adatto a molte applicazioni che richiedono un usso di • Function Block Diagram (FBD). È un linguaggio grafico che permette di collegare fra loro gli elementi informazioni o dati componenti controllo. del programma, sottofra forma di blocchi, in di forma analoga ad uno schema circuitale. L’FBD è adatto a molte applicazioni che richiedono un flusso di informazioni o dati fra componenti di controllo.
Il passo successivo, ancora oggi in evoluzione, è stato quello di poter integrare Il passo successivo, ancora oggi in evoluzione, è stato quello di poter integrare macrofunzionalità macrofunzionalità comuni delle macchine industriali, diversificate per tipologia applicativa comuni delle macchine industriali, diversificate per tipologia applicativa (packaging, macchine utensili, (packaging, macchine utensili, infrastrutturali, ecc.), in modo da rendere ancor più infrastrutturali, ecc.), in modo da rendere ancor più trasparente e veloce la portabilità dei programmi. trasparente e veloce la portabilità dei programmi. Qualsiasi il linguaggio che che sisiutilizzi si baserà su un su sistema operativo, operativo, su una versione Qualsiasi sia sia il linguaggio utilizzi si baserà un sistema su specifica una versione del linguaggio di programmazione e su specifici firmware di funzionamento dell’hardware. Il tutto specifica del linguaggio di programmazione e su specifici firmware di funzionamento deve essere continuamente aggiornato, i firmware allineati e i sistemi operativi sostituiti, a fronte dell’hardware. Il tutto deve essere continuamente aggiornato, i firmware allineati e i sistemi dell’incremento della frequenza di aggiornamento dei software delle case madri. operativi sostituiti, a fronte dell’incremento della frequenza di aggiornamento dei software delle case madri.
2.2. Sistemi SCADA 36
Il termine SCADA è un acronimo che sta per “Supervisory Control And Data Acquisition” ovvero, “controllo di supervisione e acquisizione dati” e riassume pertanto in un unico
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2.2. Sistemi SCADA Il termine SCADA è un acronimo che sta per “Supervisory Control And Data Acquisition” ovvero, “controllo di supervisione e acquisizione dati” e riassume pertanto in un unico termine le tre funzioni fondamentali realizzate dai sistemi di supervisione di processi produttivi, di trasformazione o del terziario: supervisione, controllo e acquisizione dati. L’architettura di un sistema SCADA è costituita sia da componenti software sia da componenti hardware e può essere riassunta come segue:
L’acquisizione funzionalealloallo svolgimento di sup ed osservazione ervisione ed L’acquisizione dati dati èè funzionale svolgimento delle delle funzionifunzioni di supervisione osservazione dell’evoluzione del processo controllato, ma anche al controllo dell’evoluzione del processo controllato, ma anche al controllo e all’attuazione di azioni volte ealla all’attuazione di azioni gestionecontrollato degli statisi nei quali il processo controllato si trova gestione degli stati neivolte qualialla il processo trova e delle transizioni tra gli stati nei quali e delle transizioni tra gli stati nei quali il processo può venire a trovarsi. Per questo motivo il processo può venire a trovarsi. Per questo motivo il processo di comunicazione tra il sistema di il processo di ecomunicazione tra il sistema di elaborazione e le strutture di eacquisizione è elaborazione le strutture di acquisizione è bidirezionale: dal processo verso il sistema viceversa. e viceversa. bidirezionale: dal processo verso il sistema In un sistema SCADA, l’acquisizione dati è così importante (da entrare addirittura nella definizione In un sistema è così importante (da entrare nella stessa) per il SCADA, fatto chel’acquisizione non è possibiledati svolgere funzioni di supervisione senza aacquisireddirittura informazioni definizione per ilil processo fatto cheosservato non è possibile svolgere funzioni di supervisione senza sullo stato stessa) in cui si trova così come non è possibile orientarne il comportamento, cioè controllarlo, senza avere possibilità di agire sullo stato modificando il valore dicosì parametri lo è acquisire informazioni sullolastato in cui si trova il processo osservato comeche non caratterizzano. possibile orientarne il comportamento, cioè controllarlo, senza avere la possibilità di agire Le stato strutture di acquisizione sono quindi il mezzo attraverso il quale il sistema SCADA comunica con il sullo modificando il valore di parametri che lo caratterizzano. mondo circostante e sono costituite da sensori, trasduttori e regolatori collegati in genere ad un sistema il quale il sistema SCADA Le strutture di acquisizione sono quindi il mezzo attraverso di controllo. comunica con il mondo Per fare une esempio di come interagiscono diversi componenti dell’acquisizione in una fase circostante sono costituite da sensori, i trasduttori e regolatori collegati dati, in genere ad un di raffreddamento di un processo industriale un PLC o PC può controllare il flusso dell’acqua di sistema di controllo. ma di il sistema SCADA può abilitare gli operatori al cambiamento del set point per il Perraffreddamento, fare un esempio come interagiscono i diversi componenti dell’acquisizione dati, in flusso, decidere quali condizioni di allarme (come perdita di flusso o alta temperatura) debbano essere una fase di raffreddamento di un processo industriale un PLC o PC può controllare il visualizzate e memorizzate, ecc. flusso dell’acqua di raffreddamento, ma il sistema SCADA può abilitare gli operatori al Il sistema di comunicazione tra i controllori e il supervisore, come pure tra sistema e processo (sensori cambiamento del set point per il flusso, decidere quali condizioni di allarme (come perdita e attuatori), tra dispositivi e apparecchiature di acquisizione, tra sistema di elaborazione e sistema di flusso o alta temperatura) debbano essere visualizzate e memorizzate, ecc. di gestione dei dati e, dove richiesto, il sistema di comunicazione con i sistemi gestionali aziendali e Il sistema di comunicazione tra i controllori e il supervisore, come pure tra sistema e addirittura con i sistemi informativi territoriali è un altro componente fondamentale del sistema SCADA. processo (sensori e attuatori), trainfatti, dispositivi apparecchiature tra sistema Una delle caratteristiche principali, di tali esistemi, è la capacità di di acquisizione, effettuare monitoraggio e di controllo elaborazione sistema di gestione dati e, dove richiesto, il evidente sistema a di in tempoereale anche utilizzando reti di dei telecomunicazioni geografiche. Diventa i sistemi comunicazione conlei caratteristiche sistemi gestionali aziendali e addirittura questo punto come dei sistemi di comunicazione abbianocon requisiti diversi ainformativi seconda territoriali è un altro componente fondamentale del sistema SCADA. Una delle del livello di comunicazione gestito, per esempio possono essere utilizzati cavi seriali digitali per brevi caratteristiche principali, infatti, di tali sistemi, è la capacità di effettuare monitoraggio e controllo in tempo reale anche utilizzando reti di telecomunicazioni geografiche. Diventa evidente a questo punto come le caratteristiche dei sistemi di comunicazione abbiano 37 requisiti diversi a seconda del livello di comunicazione gestito, per esempio possono essere utilizzati cavi seriali digitali per brevi distanze, doppini di tipo telefonico su cui sono
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distanze, doppini di tipo telefonico su cui sono collegati dei modem a bassa velocità per medie distanze, ponti radio o modem GSM per grandi distanze. Velocità, sicurezza, affidabilità, disponibilità sono solo alcune delle caratteristiche che deve avere un sistema di comunicazione per garantire allo SCADA la capacità di reagire alle sollecitazioni del processo con ritardi trascurabili rispetto alla dinamica evolutiva del processo medesimo (real-time). L’ultimo, ma non meno importante, componente di un sistema SCADA è il sistema di elaborazione, che ha sia il compito di raccogliere, elaborare e memorizzare le informazioni provenienti dal processo, sia di fornire un’interfaccia operatore che permetta agli addetti all’impianto di monitorare e controllare il processo. Tale interfaccia (HMI - Human Machine Interface) è solitamente collegata al Database del sistema SCADA e mostra in forma grafica, spesso arricchita da animazioni, le informazioni sull’impianto e sul processo: oltre a grafici trend, informazioni sulla logistica e sugli allarmi, di solito è presente una rappresentazione schematica dell’impianto con i dettagli più importanti (quali stato di valvole, pompe, motori, grado di riempimento di silos, ecc.) in evidenza. Per esempio, l’immagine di una pompa collegata ad una tubazione può mostrare all’operatore che la pompa è funzionante e la quantità di liquido che fluisce; l’operatore può quindi intervenire fermando la pompa ed il software HMI mostrerà in tempo reale il decremento di liquido nella tubazione:
2.3 Sistemi MES Dopo l’adozione di sistemi di controllo delle macchine ed impianti sullo shop floor nei siti produttivi nelle aziende di manufacturing (anni ‘70 - inizio anni ‘80), e l’introduzione di sistemi che organizzassero la produzione e le attività economiche delle aziende, nacque l’esigenza forte di integrare questi due mondi e di conseguenza di estendere le funzionalità business ad essi correlati. La forte spinta di avere i dati di produzione costantemente aggiornati in automatico sui sistemi business, portò i produttori di software a creare uno strato intermedio adatto a integrare i due mondi. Fu per prima la società AMR (Advanced Manufacturing Research) che definì la sigla MES (Manufacturing Execution System) sigla che ad oggi risulta essere l’identificativo di questo tipo di sistemi. Nacquero così i primi modelli che definivano gli standard di questo strato intermedio, le prime definizioni furono coniate dal MESA (Manufacturing Enterpriese Solutions Association), successivamente anche l’ISA e l’ANSI svilupparono modelli più flessibili come lo standard ISA-95. Le architetture di software integrate sono oggi conosciute come SOA (Services Oriented Architecture) in effetti queste architetture forniscono un modo di approcciare i problemi informatici e organizzativi senza soluzione di continuità tra il mondo dello shop floor e i sistemi di business. I vantaggi offerti da queste architetture sono molteplici a livello tecnologico, ma sicuramente il principale
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è la possibilità di adattarsi alle mutevoli richieste di differenti produzioni del mercato, accorciando il Time to Market, grazie a questi sistemi si possono gestire tracciabilità/rintracciabilità della produzione, gestione Batch di processi produttivi, i magazzini, i KPI (Key Performance Indicator), la qualità, la storicizzazione dei dati e la distribuzione a tutti i livelli di personale in azienda di importanti informazioni e report di tutta la filiera produttiva attraverso portali web, ovviamente l’obiettivo di questi standard è quello di limitare al minimo il rischio ed i costi relativi allo sviluppo di questi sistemi. L’utilizzo di sistemi MES offre inoltre una grande flessibilità applicativa anche a tutti gli imprenditori che hanno impianti sviluppati con diverse tecnologie di automazione e in tempi differenti, in questi casi la linearizzazione e l’uniformità di questi dati diventa un obbligo a cui tutti devono sottostare, la soluzione sta proprio nell’adozione di questo layer intermedio chiamato MES, così facendo si ottiene anche una forte indipendenza dai fornitori, infatti ogni nuovo impianto potrà essere legato al sistema di gestione MES indipendentemente dal fornitore dell’impianto stesso. Ulteriore elemento da prendere in considerazione, è l’allungamento della vita dell’impianto stesso, infatti esso sarà usato nel modo corretto e potrà essere impiegato in modo flessibile con le sole modifiche software per l’aggiornamento dell’impianto, senza variare il modo con cui l’impianto fornisce le informazioni al sistema superiore di gestione o sistema MES. MESA ha definito il proprio modello MES 819 e le 11 funzioni di base che lo costituiscono. In particolare, il modello è legato principalmente alle attività IT (e ai sistemi software che gestiscono i dati e le informazioni relativi ai sistemi di produzione industriale) e di distribuzione nell’ambito dei processi manifatturieri. I principi base dei sistemi MES sono in parte legati, o comunque in linea, con considerazioni relative a tecnologie IT e informatiche. Esempi di tecnologie che senza dubbio hanno avuto un impatto sulla definizione dei sistemi MES sono le tecnologie CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), CIM (Computer Integrated Manufacturing). L’approccio di base legato all’implementazione di sistemi IT all’interno di processi a valore aggiunto, è legato alla sostituzione delle operazioni manuali con attività ad alto livello di automazione, al supporto e potenziamento delle procedure operative. Inoltre, fornendo informazioni aggiuntive agli operatori, si favoriscono e disciplinano i processi decisionali. MESA ha tracciato la definizione iniziale di MES, identificando le 11 funzioni di base che un sistema di questo tipo può includere e posizionando il MES tra i sistemi di business (ERP, SCM, Process Planning and Engineering) e i sistemi di controllo a livello plant floor tipicamente in uso in un’azienda manifatturiera. Adottando un approccio MES, l’azienda è in grado di creare le condizioni per razionalizzare il flusso produttivo, massimizzandone l’efficienza (touch time / cycle time). I tempi di fermo vengono ridotti attraverso un processo di analisi e risoluzione delle cause. L’obiettivo è accelerare il flusso di lavoro attraverso l’intero impianto. Vi sono quattro aree in cui gli ambienti MRPII (Manufacturing Resourse Planning) presentano problemi significativi: 1. Gestione non corretta del materiale di produzione; 2. Standard obsoleti di pianificazione; 3. Definizione non realistica del lead time; 4. Programmazione non realistica come risultato della mancanza di feedback in tempo reale provenienti dalle attività d’impianto.
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I sistemi MES adottano, invece, un modello di processo più realistico, in grado di fornire la definizione del materiale utilizzato nelle attività produttive e di generare lead-time accuracy sulla base dei reali tempi di esecuzione, migliorando così la gestione del magazzino e dei processi produttivi. I sistemi MES sono particolarmente indicati per le aziende manifatturiere che vogliono potenziare i sistemi MRPII esistenti. Le aziende manifatturiere possono ora lavorare con dei piani di produzione realistici. Il risultato è la riduzione della durata dei cicli produttivi, inoltre essi genereranno informazioni per supportare la richiesta di materiale necessario per l’esecuzione di un piano produttivo. Le attività di supporto sono parte del processo produttivo e sono coordinate in modo tale che l’intera organizzazione segua un unico piano di produzione, coerente e realizzabile. La definizione dei programmi (ore / minuti) è più accurata rispetto a un sistema MRPII stand-alone. I sistemi completano ed estendono le funzionalità delle applicazioni MRPII, adottando un approccio execution-driven. La combinazione di queste soluzioni permette alle aziende di avere una schedulazione più realistica che comprime i cicli di produzione e razionalizza la gestione delle attività, massimizzando il ritorno sugli investimenti. Per ottenere il risultato finale ottimale ed allo scopo di garantire una migliore integrazione dei dati, è necessario che ogni parte dell’impianto sia dotato di un sistema di supervisione, sebbene si possano realizzare sistemi MES con parti della produzione gestite manualmente è consigliabile dotare anche queste parti di dispositivi atti al trasferimento dei principali dati in automatico, come per esempio stampanti di codici a barre, bar code reader, ecc. Limitare l’errore umano risulta essenziale. Altro vantaggio derivante della adozione di un sistema MES è la flessibilità dell’architettura software rispetto alla topologia fisica dell’impianto e la locazione fisica delle isole di produzione e delle macchine produttive. Le principali funzioni applicative che si possono realizzare con un sistema MES sono:
• • • • • • • •
Avanzamento della produzione; Tracciabilità/rintracciabilità della produzione; Gestione Batch di processi produttivi; Gestione dei magazzini; Gestione dei KPI (Key Performance Indicator); Gestione della qualità; Storicizzazione dei dati di produzione; Reportistica aziendale e distribuzione a tutti i livelli di importanti informazioni di tutta la filiera produttiva attraverso portali web.
2.4 Sistemi DCS Si tratta di sistemi integrati di controllo e supervisione, che raccolgono tutte le funzionalità offerte da una soluzione PLC/SCADA e ne possiedono delle altre. Originariamente il nome era riferito al fatto che le funzioni di controllo e supervisione erano distribuite tra più CPU. Oggi si intende che le diverse CPU sono distribuite all’interno dell’impianto e la capacità di elaborazione è portata laddove serve, con la riduzione dei costi di installazione, dei cablaggi e della manutenzione. Componenti fondamentali di un sistema DCS sono le unità a microprocessore per la gestione degli I/O
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(usualmente localizzate in modo opportuno nell’impianto) e del controllo, le interfacce uomo-macchina (disposte nelle sale di controllo) e le strutture di comunicazione (reti digitali). Si contraddistinguono rispetto ai PLC per la ricchezza a livello informatico, per l’uso di reti digitali di grande potenza e per aspetti elettronico-meccanici di costruzione (ridondanza). Architettura hardware:
• Unità di controllo e misura (UCM): interfaccia verso il campo, funzioni di controllo (PID, PLC, avanzate), gestione delle comunicazioni verso la rete; spesso tutti i componenti sono ridondati.
• Rete di processo: deve essere in grado di sopportare il traffico conseguente al numero e alla dislocazione delle UCM e di tipo e numerosità dei relativi segnali di I/O.
• Interfaccia operatore: PC o workstation con apposito sistema operativo e software di gestione, monitor (di grandi dimensioni) che forniscono una visione complessiva del processo.
Funzionalità:
• Supervisione: gestione ed elaborazione dei dati (grafici degli andamenti, individuazione degli
allarmi, ecc.); interfaccia uomo-macchina (per la conduzione dell’impianto, per la segnalazione degli allarmi, per la configurazione del sistema, per la diagnostica, per la gestione della produzione, ecc.).
• Controllo: regolazioni analogiche (PID, MPC, ecc.); regolazioni logiche; sequenze di processo (ad esempio all’avvio).
• Protezione: scoperta di condizioni di funzionamento anomale non recuperabili e conseguente arresto del processo e messa in sicurezza.
Configurazione del sistema:
• • • • • • • •
Denominare i segnali sui canali di ingresso e indicarne la tipologia. Assegnare i limiti di allarme. Costruire gli schemi di regolazione (graficamente). Costruire sinottici animabili. Costruire le pagine di stampa. Assegnare le frequenze di campionamento e memorizzazione dei segnali acquisiti. Effettuare la taratura dei parametri dei regolatori. Creare e installare la base di dati.
Architettura software:
• Software esecutivo: costituito dai sistemi operativi di calcolatori e microprocessori (Windows NT per PC e workstation, kernel real-time per i microprocessori delle UCM).
• Software di supporto di sistema: programmi che aiutano l’utente nello sviluppo di applicativi, quali compilatori, editor, ecc.
• Software applicativo: funzioni di controllo e supervisione, quali lettura degli ingressi, calcolo delle variabili di controllo, ecc.
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• Software di comunicazione: protocolli per la gestione dello scambio di informazioni. • Software di configurazione: editor grafici per la creazione delle pagine video, ecc.
2.5 Progettazione e simulazione Il software ricopre sempre più un ruolo di collettore e di connessione tra i vari ambiti. Oggi grazie agli strumenti software di simulazione, la progettazione va oltre la definizione di come un componente o macchina debba essere realizzato, permettendo anche di verificare e predire i comportamenti di macchine e dispositivi. Gli sforzi progettuali e le ore di lavoro possono essere ottimizzate grazie a questi software in grado di incrociare e integrare dati, informazioni e schemi in maniera tale che la fase di sviluppo prodotto sia congrua ed efficace. I sistemi CAx (acronimo che sta per Computer Aided Technologies, cioè CAD, CAE, CAS, CAT, CAM ed altri ancora), danno la possibilità di soddisfare i bisogni di progettazione e di produzione in maniera veloce, accurata e non faticosa avendo la capacità di:
• • • • • • •
Creare al computer modelli tridimensionali di parti ed assemblati; Eliminare virtualmente ogni ridondanza associata alle tecniche tradizionali; Effettuare revisioni in tempi e modi ridottissimi; Costruire nuove parti partendo da librerie di parti esistenti; Creare famiglie di parti automaticamente inserendo le variazioni dimensionali necessarie; Generare la lista dei materiali necessari per la produzione; Condurre l’analisi delle sollecitazioni delle parti direttamente al computer;
• Generare automaticamente file STL per la Prototipazione Rapida (RP) ed il percorso utensili per le macchine NC (Numerical Control);
• Associare parti, assemblati e particolari del disegno in modo che ogni modifica fatta ad ognuno di essi si diffonderà alle altre.
Tutto questo offre al progettista la possibilità di migliorare le fasi di ottimizzazione e di scelta, lasciando alla macchina il compito di rendere visibile virtualmente ciò che egli ha in mente, aiutandolo, allo stesso tempo, a sviluppare il progetto.
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• CAE (Computer Aided Engineering) - Significa “ingegneria assistita dal computer”. Tale termine viene usato per indicare le applicazioni software che agevolano la risoluzione di problemi tecnologici tramite il calcolo numerico.
• CAL (Computer Aided Learning) - Programma utilizzato per insegnare e comunicare concetti nei software di autoapprendimento.
• CAS (Computer Aided Styling) - Oggi le macchine non aiutano solo il processo esecutivo del design, ma addirittura la creatività stessa del designer. Il CAS offre al designer possibilità incomparabilmente maggiori; ci consente - senza aver neppure iniziato la costruzione di un modello - di vedere un progetto da diverse angolazioni, nel suo ambiente naturale, con molti punti di riferimento, come persone o cose. Con l’ausilio di un modello puramente matematico possiamo avvicinarci, in un modo in passato neppure immaginabile, alle sensazioni che ci darà il prodotto finale: lo possiamo addirittura vedere in movimento virtuale nel suo ambiente naturale.
• CAT (Computer Aided Technology) - Il sistema CAT è l’insieme degli strumenti virtuali che consentono di sviluppare od ottimizzare un prodotto.
• CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) - Questo termine si riferisce
all’impiego di computer sia nella fase di progettazione sia in quella di fabbricazione di un prodotto. Con il CAD/CAM un prodotto, per esempio una parte di un macchinario, viene progettato con un programma CAD e il progetto ultimato viene poi tradotto in una serie di istruzioni che vengono trasmesse e impiegate dalle macchine dedicate alla sua fabbricazione, assemblaggio o controllo di processo.
Le serie di applicazioni software per simulare e perfezionare le prestazioni dei sistemi meccanici è molto vasta e spazia in vari ambiti: integrità strutturale, vibrazione, acustica, analisi dinamiche, motion, analisi dei flussi e così via. Si tratta di strumenti completi per tutte le fasi del processo di sviluppo e con le tecnologie necessarie per una valutazione continua di tutti gli elementi fondamentali del progetto. Gli ingegneri sono in grado di costruire modelli di simulazione accurati, per riprodurre le prestazioni effettive di un componente o di una macchina, accedere rapidamente a svariate configurazioni alternative e perfezionare i progetti prima della costruzione del prototipo. Un altro aspetto emergente, nell’ottica di sviluppare soluzioni sempre più competitive, è la necessità di gestire modifiche progettuali e customizzazioni degli impianti riuscendo a predire in modo certo ed efficace le variazioni prestazionali ottenibili con variazioni del progetto. In breve, avere il completo controllo dei limiti e la consapevolezza dei potenziali punti deboli da migliorare in uno scenario dove spesso le macchine possono essere diverse e, in alcuni casi, veri e propri prototipi. Le prestazioni della macchina, a partire dai tempi ciclo e dalla produttività, non possono più essere stimate con approssimazione e poi verificate solo nelle fasi di collaudo. Questo modo di procedere può rendere l’intero processo poco affidabile e può portare all’insorgere di problemi inaspettati, anche gravi, la cui risoluzione si rivela spesso molto dispendiosa in termini sia di tempo che di denaro. È chiaro quindi che il software di controllo è determinante per le prestazioni finali di una macchina automatica. Purtroppo accade spesso che il suo debug avvenga prevalentemente sul prototipo fisico, considerando il comportamento dei singoli organi. Questa modalità operativa rischia di modificare i cicli di lavoro definiti dall’ingegneria meccanica compromettendo anche le simulazioni meccaniche e le logiche di funzionamento che possono influire pesantemente sull’affidabilità e sulle prestazioni dell’intero sistema.
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Le moderne tecniche di simulazione sono sempre più orientate verso un prototipo virtuale, normalmente realizzato in un ambiente avanzato di tipo CAD 3D, che consente di interfacciarsi sia con gli strumenti di progettazione meccanica, sia con le tecniche di modellazione multifisica permettendo così di riprodurre l’interattività con la macchina durante lo sviluppo e il debug del software di controllo. Con il prototipo virtuale si possono verificare interattivamente e razionalizzare le scelte progettuali per conseguire migliori prestazioni e incrementare il livello di flessibilità e robustezza operativa, oltre ad avere una più netta definizione dei principi di funzionamento e delle specifiche progettuali per l’implementazione delle logiche di controllo. Il livello di dettaglio del modello virtuale è fondamentale per centrare l’obiettivo a seconda anche dell’accuratezza richiesta e delle risorse impiegate. Ad esempio, se lo scopo dell’analisi è l’ottimizzazione delle prestazioni di un servomeccanismo si ricorrerà a una simulazione completamente virtuale utilizzando un’analisi che consideri la dinamica meccanica, includendo inerzie, attriti, giochi ed elasticità, in cosimulazione con un ambiente di modellazione della dinamica elettrica ed elettronica dell’azionamento e del controllore retro-azionato. Questo approccio di simulazione ottimizza le prestazioni meccatroniche del servomeccanismo e la configurazione dei parametri, ma non può essere eseguito in real-time. Se invece è necessario testare le logiche di controllo dell’intera macchina automatica, occorre eseguire in real-time sia il prototipo virtuale, sia il sistema di controllo reale interfacciato con la tecnica hardware in the loop in cui la reale CPU di controllo viene collegata tramite un cablaggio virtuale con il modello della simulazione. Lo sviluppo di librerie di componenti e moduli per prototipi virtuali in generale e anche da parte dei fornitori dei prodotti diventa una necessità affinché il collaudo virtuale possa essere un’attività compatibile con le tempistiche aziendali. Il concetto di scalabilità del modello è altresì importante per permettere di definire i diversi livelli di approfondimenti a seconda della fase di avanzamento del progetto o del modulo considerato. Il collaudo virtuale si sta rapidamente diffondendo come una nuova attività da integrare nei processi aziendali di progettazione, con un approccio e un’implementazione derivati dalla storia e dalla cultura della singola azienda. La simulazione e virtualizzazione sono un mondo in continua evoluzione, in grado di fornire benefici oggi e nel futuro tali da rappresentare “la differenza” sul mercato. 2.6 Gestione del ciclo di vita del prodotto Il Product Lifecycle Management (PLM) è un approccio strategico alla gestione delle informazioni, dei processi e delle risorse a supporto del ciclo di vita di prodotti e servizi, dalla loro ideazione, allo sviluppo, al lancio sul mercato, al ritiro. Non si tratta solo una tecnologia informatica, ma di un approccio integrato, basato su un insieme di tecnologie, su metodologie di organizzazione del lavoro collaborativo e sulla definizione di processi. L’obiettivo del PLM è infatti ottimizzare (minor tempo, minori costi, maggiore qualità, minori rischi) lo sviluppo, il lancio, la modifica e il ritiro di prodotti dal mercato, basandosi sull’accesso condiviso a una fonte comune da cui attingere dati, informazioni e processi relativi al prodotto - un archivio di prezioso capitale intellettuale riutilizzabile in qualsiasi momento. Un sistema PLM supporta la Digital Factory fornendo a tutti gli attori coinvolti un ambiente unificato in grado di supportare le fasi di pianificazione, validazione e produzione. In fase di pianificazione consente di ottimizzare il design, automatizzare le attività non a valore aggiunto, riutilizzare la conoscenza e ottimizzare la distinta base. In fase di validazione permette di visualizzare il flusso dei materiali,
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comprendere l’impatto del bilanciamento delle diverse attività, progettare e migliorare il processo produttivo riducendo al minimo le modifiche tardive e i prototipi fisici. Durante la produzione incrementa la produttività, grazie alla possibilità di migliorare continuamente il sistema, aumentare l’efficienza e la sicurezza delle stazioni di lavoro e ottimizzare i flussi materiali. Il PLM è composto da una serie di moduli che concorrono e collaborano allo sviluppo del prodotto e che possono essere categorizzati come segue:
• Product Data Management: gestione della documentazione tecnica (CAD/CAM/CAE) e di progetto
(documenti legati al materiale tecnico relativo ai prodotti); comprende spesso una gestione del ciclo di vita dei documenti in parallelo con la definizione dei principali processi di lavoro relativi alla produzione degli stessi.
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Product Structure Management: gestione della configurazione di prodotto. Configuration management: gestione delle varianti e dei lotti di produzione. Change management: gestione dei cambiamenti di una o più entità che descrivono il prodotto. Workflow management: strumento di gestione del flusso aziendale dei dati. Catalog Library: gestioni dei componenti normalizzati e delle parti standard. Supply Chain Management: gestione dello scambio dati con i subfornitori. In alcuni casi, si considerano comprensivi della famiglia delle tecnologie PLM anche agli strumenti di produzione del dato tecnico stesso (CAD/CAM/CAE).
L’implementazione di uno o più moduli in un sistema PLM dipende dal grado di integrazione che si intende dare al processo produttivo. L’integrazione tra tutti questi sistemi permette di unire in un unico ambiente gestito il mondo virtuale con quello fisico. Stabilendo una piattaforma in grado di integrare il ciclo di vita del prodotto con quello del processo è possibile condividere la conoscenza tra due mondi tipicamente non perfettamente integrati ed avere a disposizione le informazioni corrette per prendere le decisioni più efficienti ed efficaci. Il livello d’adozione varia molto in funzione del settore industriale d’appartenenza e delle dimensioni aziendali. Per alcuni settori industriali, come ad esempio quello automobilistico e aerospaziale, le soluzioni PLM sono da tempo conosciute e ampiamente adottate indipendentemente dalle dimensioni aziendali. Per altri settori, come ad esempio quello dei macchinari industriali, il valore apportato dall’utilizzo di una soluzione PLM è meglio compreso dalle aziende medio-grandi, e quindi questo tipo di soluzioni è più diffuso nella fascia alta di mercato o in quelle realtà più all’avanguardia e innovative. 3. Conclusioni Lo sviluppo di prodotti di successo oramai avviene solo se si applica, trasversalmente all’azienda, una metodologia di innovazione sistematica in grado di coniugare la visione marketing su “cosa il mercato intende acquistare” e su come realizzare il prodotto/la soluzione con tempi e costi compatibili con i margini del produttore e la capacità/volontà di spesa degli utenti finali. Diverse sono le soluzioni software disponibili sul mercato, caratterizzate da una completezza intrinseca, da una capacità di interconnessione con il mondo esterno e da un servizio di supporto in fase di pre-analisi, sviluppo e messa a regime. Tutti elementi che vanno considerati nella fase di adozione
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di strumenti e soluzioni informatiche e, soprattutto, nel processo di revisione di come si sviluppa e si realizza un prodotto in azienda. La giusta soluzione va inquadrata in un ambiente collaborativo integrato in grado di far ben operare diverse professionalità con dinamiche che, di volta in volta, possono configurarsi in maniera differente. Per l’automazione industriale è diventato un must comprendere applicativi, prodotti e soluzioni in grado di favorire produzioni di massa di “modelli” ad alta configurabilità. Il nuovo modo di produrre richiede l’interazione di diverse entità quali la fabbrica, la rete di distribuzione, le vendite, estendendosi ai fornitori e declinando in modo più definito il concetto di supply chain. Per concretizzare questa realtà, il coinvolgimento dell’infrastruttura IT è essenziale. In particolare, il sistema IT di fabbrica deve collaborare con un ambito variegato come la fabbrica dove i processi si svolgono con tempistiche diverse rispetto ai sistemi informativi che reagiscono a transazioni su periodi più lunghi. Il MES quindi si configura come strumento per l’integrazione tra lo shop floor e i sistemi informativi, supportato dall’hardware e dalla disponibilità di macchinari flessibili ma soprattutto facilmente integrabili con i livelli superiori per uno scambio di informazioni efficiente e trasparente. In un contesto dove è sempre più spinta la tendenza ad investire in sistemi automatici flessibili, capaci di adeguarsi velocemente alle nuove versioni dei prodotti, aumentando il livello di coinvolgimento del fornitore specializzato e creando efficienza con la progettazione di poli manifatturieri integrati, le applicazioni informatiche ricoprono un ruolo strategico, anticipando nel mondo digitale quello che si metterà in pratica nel mondo reale. E’ possibile così creare l’informatizzazione dell’intero processo industriale: dalla progettazione dei processi e degli impianti, alla simulazione necessaria al dimensionamento della capacità produttiva, alla schedulazione della produzione, tale da anticipare eventuali criticità. La competizione globale e l’esigenza di un migliore servizio al cliente spingono, infine, molte aziende ad esplorare metodi e strumenti che consentano di ottenere valori più consistenti lungo la supply chain: in particolare, soluzioni di gestione della produzione che abilitino la Mass Customization e la produzione Configure-to-Order, come pure funzionalità gestionali e operative che consentano di rispondere alla fluttuante domanda del mercato di prodotti personalizzati. Ciò attraverso l’integrazione dei sistemi di configurazione del prodotto e di order management; con un adattamento rapido alle variazioni dell’ordine cliente; con la riduzione dei tempi ciclo e degli inventari tramite tecniche di Lean Manufacturing e soluzioni di Flow Manufacturing. Il mercato oggi presenta un’offerta variegata e livelli di funzionalità elevati nelle aree applicative sopra citate, ma necessita di ulteriori miglioramenti lungo l’asse dell’integrazione: dominare la complessità della prossima generazione di prodotti e del processo di sviluppo è la principale sfida del mondo manifatturiero. In un prossimo futuro le imprese gestiranno delle reti globali che incorporeranno macchinari, sistemi di magazzinaggio, e strutture produttive sotto forma di Cyber-Physical Systems (CPS). Il funzionamento del CPS è basato su uno stretto coordinamento tra elementi computazionali ed oggetti fisici, che possono avere integrati elementi con capacità di calcolo, memorizzazione e comunicazione, collegati in rete tra loro. Quindi macchine intelligenti, sistemi di immagazzinaggio dell’energia, siti produttivi che scambieranno informazioni, innescheranno azioni e si monitoreranno vicendevolmente in totale autonomia. Questa evoluzione porterà notevoli miglioramenti nei processi industriali manifatturieri, nelle attività di engineering, nell’impiego dei materiali, lungo la catena di fornitura e in generale nella gestione di tutto il ciclo di vita del prodotto.
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Bibliografia Definizioni Software, DCS, PLM - Wikipedia “DCS - Distribuited Control System”, lezione corso ingegneria automatica - Università di Brescia “DCS or PLC? Seven Questions to Help You Select the Best Solution”, Siemens “Guida alla manutenzione del Software”, Gruppo HMI IPC SCADA di ANIE Automazione “Industry 4.0: il ruolo della fabbrica in un mondo intelligente e interconnesso”, ANIE Automazione Osservatorio industria italiana dell’automazione, maggio 2014 “Innovare con il PLM”, intervista a G. Sacco - Automazione Oggi “Le prospettive della fabbrica intelligente”, M. Gargantini - Automazione e Strumentazione “PLM, meccatronica e automazione industriale”, M. Fucci - Newsimpresa “Progettazione meccatronica, analisi e simulazione”, Gruppo Meccatronica di ANIE Automazione InMotion Standard IEC 61131-3 Programmable controllers - Part 3: Programming languages
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4 I soci di ANIE Automazione • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
3W POWER SPA A.T.I. SRL ABB SPA - POWER SYSTEMS DIVISION ABB SPA - ABB SACE DIVISION ALSTOM POWER ITALIA SPA ANSALDO ENERGIA SPA AUTEC SRL B&R AUTOMAZIONE INDUSTRIALE SRL BONFIGLIOLI RIDUTTORI SPA BORRI SPA BOSCH REXROTH SPA C.E.A.I. ELETTRONICA SRL CALVI SISTEMI SNC DANFOSS SRL DKC EUROPE SRL DUCATI ENERGIA SPA E.T.A. SPA EATON INDUSTRIES (ITALY) SRL ELETTRONICA SANTERNO SPA EMERSON INDUSTRIAL AUTOMATION ITALY SPA EMERSON NETWORK POWER ITALIA SRL EMERSON PROCESS MANAGEMENT SRL ENDRESS + HAUSER ITALIA SPA EPLAN SOFTWARE & SERVICE SRL ESA ELETTRONICA SPA ETG SRL FAMAS SYSTEM SPA FESTO SPA FINCANTIERI SI SPA FRIEM SPA GE INTELLIGENT PLATFORMS EUROPE SA - FILIALE ITALIANA GEFRAN SPA GEOCART SPA GEWISS SPA GTEC EUROPE SRL HEIDENHAIN ITALIANA SRL HONEYWELL SRL I.D.&A. SRL INTESIS SRL KEB ITALIA SRL LACROIX SOFTEC SRL LAPP ITALIA SPA LENZE ITALIA SRL LEVER SRL M.D. MICRO DETECTORS SPA META SYSTEM SPA MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V.
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MOTOVARIO SPA NATIONAL INSTRUMENTS ITALY SRL NIDEC ASI SPA NISE SRL OLTREBASE SRL OMRON ELECTRONICS SPA PANASONIC ELECTRIC WORKS ITALIA SRL PARKER HANNIFIN ITALY SRL PCVUE SRL PHOENIX CONTACT SPA PHOENIX MECANO SRL PILZ ITALIA SRL POWERTRONIX SPA PRISMA IMPIANTI SPA PROFACE ITALIA SPA PROJECT AUTOMATION SPA REEL SRL REER SPA RITTAL SPA ROCKWELL AUTOMATION SRL RPS SPA - RIELLO UPS S.D.I. AUTOMAZIONE INDUSTRIALE SPA SAIA BURGESS CONTROLS ITALIA SRL SAIRA ELECTRONICS SRL SCHNEIDER ELECTRIC SPA SELEX ES SPA SELTA SPA SEW EURODRIVE SAS SICK SPA SICON SRL SIEL SPA SIEMENS SPA SIT AUTOMATION SRL SODI SCIENTIFICA SPA SP ELECTRIC SRL STI SRL TDE MACNO SPA TECNOWARE SRL TELESTAR SRL TELETECNICA SRL TEX COMPUTER SRL TURCK BANNER SRL VIPA ITALIA SRL WEIDMÜLLER SRL WIT ITALIA SRL WITTENSTEIN SPA WONDERWARE ITALIA SPA YOKOGAWA ITALIA SRL
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