Laboratorio automatizzato
CementiRossi, azienda specializzata nella produzione di cementi e leganti idraulici, aveva l’esigenza di rinnovare il software che governa il proprio laboratorio automatizzato per l’analisi del cemento.
L’obiettivo era aumentare l’affidabilità del sistema, ridurre i tempi delle analisi e realizzare una piattaforma capace di evolvere insieme agli impianti e agli strumenti di laboratorio.
Il laboratorio rappresenta un elemento centrale del processo produttivo: i risultati delle analisi permettono infatti agli operatori di intervenire tempestivamente sulla regolazione degli impianti e sul processo di produzione.
La Richiesta
Il software esistente era basato su tecnologie datate, risultava difficile da manutenere e poco flessibile ed era soggetto a blocchi che richiedevano il riavvio dell’intero sistema.
Ogni ripartenza comportava una lunga procedura di inizializzazione, durante la quale era necessario ricostruire lo stato del laboratorio prima di poter riprendere le attività.
Inoltre, gran parte della logica di supervisione era incorporata direttamente nel robot antropomorfo presente nel laboratorio. Questo creava un forte legame tra software e macchinari, rendendo particolarmente complessa la sostituzione o l’evoluzione dei singoli componenti.
Il cliente aveva quindi la necessità di realizzare un sistema più stabile, manutenibile e indipendente dall’hardware, capace di ridurre i tempi di fermo e ottimizzare l’esecuzione delle analisi.
Un altro requisito fondamentale riguardava la gestione delle anomalie: in caso di errore, l’operatore doveva poter intervenire in maniera controllata, scegliendo se ripetere, annullare o saltare una determinata operazione e, quando necessario, avviare una controanalisi sullo stesso campione.
Analisi del problema
Il punto di partenza è stato lo studio dell’intero flusso operativo e delle interazioni tra robot, PLC e strumenti di analisi presenti nel laboratorio.
Uno degli aspetti più critici riguardava l’assenza di una rappresentazione affidabile e persistente dello stato fisico del laboratorio.
Il sistema non era infatti in grado di sapere, in ogni momento, dove si trovassero provette e capsule, quale campione contenessero e quale fosse lo stato dei diversi macchinari.
Abbiamo quindi introdotto una vera e propria rappresentazione digitale dello stato del laboratorio, costantemente aggiornata e persistita.
Parallelamente è stato analizzato il flusso delle lavorazioni, individuando attività che potevano essere eseguite contemporaneamente anziché in sequenza. Questo ha permesso di parallelizzare parte delle operazioni e ridurre sensibilmente i tempi complessivi delle analisi.
La progettazione
La soluzione è stata progettata secondo un’architettura modulare, separando il motore di orchestrazione dall’interfaccia utente e dai singoli macchinari.
Il backend governa l’intero processo e coordina robot, PLC e strumenti di analisi attraverso moduli di comunicazione dedicati.
In questo modo le logiche del processo rimangono indipendenti dall’hardware utilizzato.
L’efficacia di questa scelta si è dimostrata concretamente quando il cliente ha sostituito uno degli strumenti di analisi: è stato sufficiente intervenire sul relativo modulo di comunicazione, senza modificare le logiche dell’orchestratore.
La rappresentazione digitale dello stato del laboratorio permette inoltre al sistema di conoscere in ogni istante la situazione reale dell’impianto e di riprendere rapidamente l’operatività anche in caso di riavvio.
La realizzazione
La nuova piattaforma gestisce l’intero ciclo delle analisi e introduce controlli e diagnostiche prima non disponibili.
Il sistema è in grado, ad esempio, di verificare la presenza delle provette nei punti previsti del processo, controllare lo stato dei macchinari e rilevare anomalie o interruzioni legate ai sistemi di sicurezza.
In caso di errore, l’operatore viene immediatamente informato e guidato nella gestione dell’anomalia, potendo decidere, in base alla situazione, se ripetere, annullare o saltare una determinata operazione.
Nel sistema precedente, qualsiasi anomalia comportava l’interruzione e lo scarto dell’intera analisi. Oggi è invece possibile intervenire sulla singola operazione interessata e, quando le condizioni lo consentono, proseguire l’analisi senza perdere quanto già eseguito.
Tutte le attività vengono inoltre registrate: il sistema mantiene uno storico delle operazioni, degli errori e delle decisioni prese dagli operatori, garantendo una completa tracciabilità del processo.
Lo stato del laboratorio, le attività in corso e le eventuali anomalie sono inoltre visibili in tempo reale dalla sala di controllo.
I risultati
La nuova piattaforma ha reso il laboratorio più stabile, resiliente e veloce, riducendo drasticamente la necessità di riavvii e i conseguenti tempi di fermo.
Grazie alla rappresentazione digitale dello stato del laboratorio, anche in caso di riavvio del backend il sistema è in grado di recuperare immediatamente la situazione reale dell’impianto, senza dover eseguire lunghe procedure di inizializzazione.
L’ottimizzazione e la parallelizzazione delle lavorazioni hanno inoltre permesso di più che dimezzare i tempi necessari per completare le analisi, rendendo i risultati disponibili molto più rapidamente agli operatori che governano il processo produttivo.
I vantaggi introdotti dalla soluzione hanno permesso di:
- ridurre drasticamente i fermi e aumentare la continuità operativa;
- più che dimezzare i tempi di analisi;
- gestire in maniera controllata errori e anomalie, evitando lo scarto automatico dell’intera analisi e riducendo la necessità di ripetere lavorazioni già eseguite;
- conoscere in ogni momento lo stato reale del laboratorio;
- monitorare attività e anomalie in tempo reale dalla sala di controllo;
- garantire la tracciabilità completa delle operazioni;
- semplificare la sostituzione e l’integrazione di nuovi strumenti di analisi.
La modularità della soluzione costituisce infine una base solida per le future evoluzioni del laboratorio, permettendo di integrare nuovi macchinari e nuove tipologie di analisi senza dover riprogettare l’intero sistema.
