La sfida di Tenova
Nel caso dell’industria di processo e sicuramente del settore siderurgico, Industria 4.0 non è stata e non è una rivoluzione, ma una opportunità per introdurre le nuove tecnologie abilitanti in un substrato già ben sviluppato.
Il settore siderurgico è stato obbligato a sviluppare negli anni un approccio per gestire un processo produttivo complesso. In un’acciaieria ci sono sempre stati centinai/miglia di sensori da cui sono raccolti dati che servono i Livelli 1 e Livelli 2 per controllare e gestire i processi produttivi. «Negli ultimi anni l’industria siderurgica ha visto la comparsa di sensoristica sempre più evoluta e soprattutto in grado di funzionare in modo continuo e certo.» Ci spiega Enrico Malfa (Tenova Metals - R&D Director) «Questo è sempre più necessario in un ambiente gravoso e difficile come quello dell’industria della produzione dell’acciaio, caratterizzato da strutture metalliche imponenti, tensioni e correnti da migliaia di volt e ampere, calore con temperature spesso oltre i 1000 °C, polveri metalliche, polveri di carbone, polvere di calce, ecc. Questi sono tutti fattori che male si sposano con la componentistica digitale».
Illustrazioni dI Laura Pittaccio
Con il Lighthouse Plant non è stato creato un impianto pilota, ma interviene su un vero e proprio impianto produttivo per affrontare i problemi concreti dimostrando che spesso quello che è percepito come ostacolo che scoraggia gli investimenti è superabile e, se superato, porta a ricadute positive concrete misurabili. Prosegue sempre Enrico Malfa, Tenova Metals - R&D Director spiegandoci nel dettaglio quanto fatto «Agendo nell’ambiente industriale produttivo di Ori Martin (ne abbiamo parlato qui), abbiamo riscontrato le difficoltà maggiori in quanto da un lato ci siamo trovati a sviluppare le attività del Lighthouse “Acciaio 4.0” e dall’altro a sostituire l’ERP aziendale introducendo complessità su complessità. Il tutto in un contesto complicato dalle difficoltà del periodo caratterizzato dalla pandemia, dal mercato impazzito dell’energia, delle materie prime della componentistica elettronica. Il progetto Lighthouse ci ha permesso di evidenziare, per esempio, la complessità dei flussi del metallo “liquido” dal forno alla colata continua, e ha fornito strumenti di valutazione delle criticità e la possibilità di simulare soluzioni e verificarne l’efficienza. Ci ha permesso inoltre di evidenziare le criticità del sistema della movimentazione del rottame che necessitano di soluzioni per ottimizzare ulteriormente il processo».
Da tutto questo grande lavoro il vantaggio ottenuto riguarda il recupero di un 6% degli standard qualitativi e un 3% nell'aumento dell'efficienza, ma va anche considerato che dai dati si recuperano anche molte informazioni utili in un'ottica di costruzione di nuovi servizi.
- Logistica: integrazione del sistema ERP aziendale con i sistemi informativi dei clienti e dei fornitori tecnologicamente più avanzati per la gestione integrata di ordini, logistica e acquisti tramite protocolli certificati e piattaforme di collaborazione (CRM, EDI, Web Services, TMS).
- Energia: schedulazione energy-aware della produzione, considerando sia l'ottimizzazione delle strategie produttive che il rispetto del vincolo di potenza oraria fornita dalla rete.
- Ambiente: modello LCA collegato a un sistema di banche dati interne che sia aggiornabile in continuo. Il sistema di monitoraggio viene collegato sia a sistemi di rilevamento fisico di parametri ambientali che a sistemi di inventario dei dati aziendali.
- Customer service: configuratori di prodotto personalizzati, integrati con il sistema ERP, che permettano la stima di marginalità e delle tempistiche di consegna sulla base della situazione complessiva dell'impianto e della supply chain integrata.
- Business model:
- a. sistema di supporto alle decisioni sulla base dei dati raccolti da diversi sistemi aziendali per creare scenari comparativi che tengano conto della variabilità del mercato e confrontino diverse soluzioni di pianificazione dei flussi della produzione.
- b. sistemi di supporto alle decisioni basati su analisi dei KPI di pertinenza che forniscano indicazioni in tempo reale alle diverse funzioni (direzione di stabilimento, vendite, acquisti, finance, energy manager) per l'ottimizzazione continua dei processi.
- Sicurezza: sviluppo di concetti innovativi sul controllo dei parametri vitali del personale operativo nel contesto industriale, così come ci ha permesso di fare l’innovation challenge sviluppata un anno fa anche con il supporto del Cluster CFI.
La gestione ottimale del rottame, dall’approvvigionamento alla carica e gestione nel forno elettrico attraverso una tracciatura rigorosa di carichi e scarichi del parco materie prime è uno degli obiettivi già raggiunti nel progetto. Malfa spiega che «Sono stati sviluppati sistemi software che utilizzano algoritmi di machine learning consentendo di qualificare i fornitori rispetto alle dichiarazioni delle caratteristiche dei rottami forniti, e di fare previsioni, in tempo reale, circa l’evoluzione dell’analisi dell’acciaio rispetto al mix di rottami caricati in forno, con possibilità di prevenire potenziali derive, suggerendo variazioni in corsa, ottimizzando qualità e costi dell’acciaio liquido prodotto».
L’importanza sempre maggiore del rottame, soprattutto in un’ottica di decarbonizzazione della siderurgia a ciclo integrale, ha rimarcato l’importanza della tracciatura e della composizione puntuale delle ricette di carica. Ma questo nuovo modo di trattare il rottame apre nuove opportunità di ricerca su sistemi di analisi in continuo del rottame caricato, da abbinare agli algoritmi di valutazione sviluppati nell’ambito del progetto Lighthouse.
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