Controllo dei processi industriali: lavoro e formazione

Oggi le operazioni di produzione nella filiera produttiva sono sempre più precise e ingegneristiche e il controllo dei processi industriali è l'attività che consente di ottimizzarle al meglio.

Il fine è regolare i ritmi di produzione e il ciclo di lavoro delle macchine utensili assicurandosi che operino in condizioni di sicurezza e a norma di legge, diminuendo gli errori, aumentando il profitto e riducendo spese energetiche e manutenzione.

Controllare i processi industriali è un lavoro tecnico che prevede la conoscenza di diversi argomenti stem e una formazione approfondita in materie scientifiche.

Si tratta di un'attività che si avvale di tecnologie di rilevamento come sensori e regolatori, di diverse figure professionali, e che è in continua evoluzione, anche grazie a nuovi sistemi di monitoraggio e alle ultime evoluzioni dell'AI.

Da anni sul fronte della formazione professionale, Mekhan mette a disposizione attrezzature didattiche -marchio proprio, Gunt LN- per una formazione di alto livello sui cicli industriali.

Il modello didattico di Mekhan è basato sulla filosofia del learning by doing e consente di capire da vicino i processi dell'industria, delle macchine utensili, dell'ingegneria elettrica e delle energie rinnovabili, studiandoli con modelli in miniatura, laboratori customizzati e torni per studenti.

In quest'articolo, vedremo tutto ciò che serve sapere sul lavoro e sulla formazione nell'ambito della gestione dei processi industriali.

Controllo della produzione industriale nella supply chain: un lavoro tecnico che migliora i cicli di lavoro

Il controllo della produzione è uno dei momenti fondamentali della supply chain moderna: comprende tutte quelle attività rivolte al miglioramento e a una maggiore fluidità dei cicli di lavoro industriali, e ha che fare sia con l'ambito produttivo che con quello della logistica.

In linea generale, si può ridurre a un'attività di monitoraggio che avviene su una o più attività di lavoro negli impianti industriali.

Vengono rilevate informazioni precise circa lo stato di salute dei cicli di un impianto industriale.

Le informazioni vengono poi confrontate sulla base dei parametri di sicurezza e di operatività richiesti; dopodiché, se necessario, si interviene con meccanismi correttivi di regolazione per diminuire le inefficienze e ottimizzare la produzione.

Tutto questo con tecnologie di rilevamento coordinate da figure esperte che sappiano non soltanto gestirle e progettarle, ma anche leggere i dati adeguatamente, perfezionando il sistema di monitoraggio.

Il controllo di produzione è dunque strettamente legato ai meccanismi di automazione industriale e di solito viene effettuato in quelle linee adibite alla produzione in serie.

In quali ambiti industriali viene applicato il controllo dei processi? I cicli industriali pesanti

Le operazioni sottoposte a controllo dei processi riguardano ambiti industriali in cui la produzione consta di cicli pesanti, in ambienti operativi rigidi e spesso onerosi.

Più comunemente, si fa riferimento ai seguenti settori.

• Petrolchimico e farmaceutico: parliamo di prodotti e sostanze con i quali si può lavorare soltanto in certe condizioni e a determinate temperature. Un meccanismo di controllo delle operazioni di produzione è, in un contesto simile, fondamentale.
• Energetico, pensiamo a quanto siano importanti i sistemi di monitoraggio nel campo dell'erogazione dell'energia, soprattutto in ambiti e tecnologie più all'avanguardia come le energie rinnovabili, le reti elettriche intelligenti e le comunità energetiche;
• Alimentare: qui il controllo della qualità e della normativa di igiene è sicurezza è imprescindibile.

Il controllo dei processi nella logistica

Tuttavia, anche nel caso di grandi magazzini, che seguono una gestione logistica complessa, l'uso di strumenti di controllo e coordinamento dei processi è molto frequente.

Uno degli strumenti più diffusi per le operazioni logistiche in magazzino è il controllore logico programmabile: PLC.

Rispondendo a un sistema di gestione centrale -come un software di controllo del magazzino- che ne regola le operazioni, i dispositivi PLC fanno muovere la catena logistica seguendo meccanismi automatici.

Il controllo delle attività industriali come un'attività organica che riguarda tutto l'impianto

Il controllo dei processi industriali non va inteso però come un'attività frammentaria che si svolge soltanto in alcuni ambiti piuttosto che in altri.

Monitoraggio e regolazione automatica dei cicli industriali, in un'era in cui il tracciamento e la gestione dati sono i principali fattori di competitività, portano benefici e vantaggi competitivi in ogni realtà industriale che si rispetti.

In una grande smart factory, rilevatori e sensori per il controllo delle attività vengono installati in ogni parte dell'impianto per regolare ogni fase del ciclo di lavoro:

• nelle aree di produzione, per monitorare i ritmi di lavoro;
• sulle macchine utensili per valutare la sicurezza e lo stato delle macchine ed effettuare manutenzione predittiva.
• Nel magazzino per controllare lo stato di stoccaggio.

I vantaggi del controllo dei cicli industriali

Non soltanto il controllo dei processi permette di evitare tutti quegli errori che derivano da un'attività manuale e ripetitiva, supervisionare i cicli di produzione dell'industria porta benefici su diversi livelli: sicurezza, competitività e profitto.

• riduce i costi energetici, monitorando e regolando l'energia erogata;
• evita fermi macchina e permette di fare manutenzione predittiva, intervenendo anche sulla possibilità di surriscaldamento;
• rende il lavoro più sicuro, diminuendo gli incidenti sul lavoro (specie per attività ripetitive e ambienti in cui si lavora in condizioni pericolose con l'uso di prodotti chimici tossici o infiammabili);
• offre un elevato standard di qualità e una produzione efficiente.

Come funziona l'attività di controllo dei processi industriali? Un sistema che misura un impianto su più livelli

L'attività di controllo dei processi industriali avviene attraverso un sistema di strumenti tecnologici che compie un'attività di misurazione su diversi gangli di un impianto di produzione.

Questi elementi riguardano il funzionamento del centro industriale e permettono al sistema di svolgere diverse attività:

• rilevare tempistica dei cicli di lavoro;
• misurare le spese energetiche;
• verificare lo stato delle macchine in un'ottica di regolazione e manutenzione predittiva;
• regolare tutti i parametri ambientali, in modo che i dispositivi industriali possano lavorare senza blocchi.

Non a caso, quando si parla di controllo dei processi, si usa spesso l'espressione sistema di controllo dei processi, o sistema di controllo industriale, process control system per dirla all'inglese, per riferirsi a tutta l'infrastruttura di sensori e rilevatori tecnologici messa a punto per supervisionare e regolare i cicli di lavoro dell'industria.

Più estesamente, la locuzione controllo dei processi fa riferimento all'attività compiuta, attraverso questo sistema tecnologico, per migliorare l'attività di produzione delle imprese.

Come si controllano i processi industriali? Il funzionamento del sistema che monitora l'attività produttiva

In senso più tecnico, i processi industriali si controllano attraverso una ramificazione di strumenti tecnologici installati nei punti più rilevanti di un impianto di produzione.

Questa infrastruttura consta di sensori, controller e regolatori, programmati per raccogliere informazioni, rilevando dati sul funzionamento delle macchine.

I parametri di rilevamento prevedono un valore centrale detto set point che indica le buone condizioni di un ciclo operativo: a partire da questo vengono valutate e previste eventuali oscillazioni, che il sistema contempla e accetta entro certi limiti.

In linea generale, sono tre le componenti previste in un sistema che monitora l'attività produttiva di un'industria.

Ognuna di queste è ottimizzata per rilevare determinati parametri. Le componenti lavorano in modo unitario per consentire un funzionamento organico di tutto l'apparato industriale.

• Sensore: questo dispositivo è realizzato per determinare la misurazione di alcune proprietà di un processo produttivo. Pensiamo ad esempio alla temperatura o al livello di ossigeno presente in un ambiente di lavorazione industriale.
• Controller: questo strumento compara i valori registrati in diversi periodi temporali, stilando report standardizzati. Nel momento in cui viene rilevata un'anomalia rispetto a qualche valore, il sistema avvia un'azione di emergenza preimpostata che interviene per riportare quel parametro allo stato originario. Pensiamo, ad esempio, a un liquido il cui livello non corrisponda a quanto previsto: il sistema attiverà le valvole o la pompa di iniezione per recuperare la quantità di materia prima necessaria per il funzionamento dell'apparato.
• Regolatore: questo elemento, a seconda dell'architettura, può essere collegato direttamente al controller. Permette di eseguire gli interventi di correzione delle anomalie rilevate dal sistema.

Il sistema di supervisione dei processi industriali funziona come un corpo unico

Non dobbiamo commettere l'errore di pensare sensori, controller e regolatori come elementi di un sistema di supervisione dei processi industriali che lavorino separatamente: in modo indipendente l'uno dall'altro.

Queste tre componenti interagiscono come parti di un corpo unico, operando al miglioramento dei processi di un solo ambiente industriale.

Pensiamo al ciclo di lavoro di macchine utensili che lavorino a ritmo pesante.

1. Attenendosi alle normative di sicurezza e agli obiettivi da raggiungere, il responsabile della produzione definisce gli standard di qualità e le condizioni ambientali di lavoro per raggiungerle.
2. Il controller verificherà il rispetto di questi parametri aiutandosi col sistema dei sensori che gli manderà i propri dati. Qualora dai report periodici dovesse risultare qualcosa di anomalo, il regolatore interverrà per ristabilire tutto secondo gli standard previsti.
3. Tutta l'attività sarà ulteriormente monitorata anche grazie al controllo della programmazione CNC.

La stessa cosa dicasi di ambiti produttivi in cui sia necessaria una temperatura costante nelle linee di produzione. Un ambiente, ad esempio, in cui la temperatura non deve mai scendere al di sotto dei 18 °C.

in questo caso vi sarà un sensore per misure la temperatura che invierà regolarmente informazioni al controller. Quest'ultimo eseguirà il report attivando, se necessario, il regolatore per riabbassare la temperatura.

Il futuro del controllo dei processi: nuovi strumenti tecnici per la misurazione

Il futuro dell'attività del controllo dei processi è un percorso progressivo di innovazione stimolato da costanti e continui avanzamenti tecnologici.

Gli scenari lasciano prevedere un controllo sempre più capillare dei processi industriali in diversi ambiti considerati all'avanguardia.

• energie rinnovabili: il settore energetico è sempre più finalizzato alla ricerca di soluzioni sostenibili, servendosi di infrastrutture informatiche che implementino i sistemi di monitoraggio e gli interventi regolatori.
• Motori AI: l'intelligenza artificiale rappresenta un valido aiuto per la misurazione dei dati dei processi industriali con la possibilità di interrogarli in modo intelligente grazie all'elaborazione del linguaggio naturale (NLP). Allo stesso tempo, l'utilizzo massiccio di data center prevede un costo energetico molto alto, per il quale serve un incremento di azioni di controllo e supervisione.
• Macchine utensili: i cicli produttivi sono sempre più pesanti, veloci e prestanti. Non ammettono fermi né momenti di rallentamento. Il controllo numerico e i cobot hanno implementato il grado di automazione industriale e, per questo, servono tecnici sempre più qualificati.

Formarsi nel controllo dei processi industriali: i tecnici del process control system di domani

Un tempo per diventare tecnici del process control system erano sufficienti i percorsi tradizionali.

Corsi di studio stem, in cui si sviluppassero nozioni scientifiche e di base circa il funzionamento dell'industria.

A seconda del settore, ingegneria elettrica, meccanica e aerospaziale sono -e continuano a essere- i percorsi più indicati.

A questi devono abbinarsi skills individuali che includano una certa manualità e anche la propensione verso la meccanica, così da avere una base pratica nei processi industriali.

Oggi, oltre ai percorsi di laurea, è necessario il corollario di laboratori e corsi di aggiornamento successivi per tenersi al passo con tutte le evoluzioni tecnologiche.

Questo non vale soltanto per i progettisti dei sistemi di controllo, ma anche per i tecnici e per gli analisti.

Capire il futuro tecnologico oggi significa avere gli strumenti giusti per rendere più competitive e le aziende di domani.

Supervisore del process control system con gli strumenti didattici di Mekhan

Se la teoria e i percorsi accademici tradizionali non sono più sufficienti, la formazione laboratoriale è una risorsa importante per consentire ai supervisori del process control system di domani di raggiungere un'elevata preparazione tecnica.

Da tempo attiva nel settore della formazione, Mekhan -insieme ai suoi partner LN e Gunt- offre tutti gli strumenti didattici per un didattica completa in professioni stem.

Nell'ambito del controllo dei processi industriali, i nostri strumenti didattici permettono di effettuare attività di misura della temperatura e di controllo predittivo tramite sensori e di calibrare gli strumenti sul campo grazie a modelli didattici.

Se sei una scuola e un'università e stai cercando gli strumenti giusti per una formazione pratica con strumentazione laboratoriale, contattaci per un preventivo.

Per esigenze didattiche particolari, realizziamo anche laboratori didattici customizzati dal nostro pool di ingegneri.