iQ process observer: qualità sempre sotto controllo

Foto Engel/iStock

Ogni stampatore è consapevole che diverse condizioni ambientali, variazioni improvvise nelle proprietà del materiale plastico e usura progressiva dello stampo e della pressa evolvono in condizioni al contorno sempre nuove. Ad esempio, i problemi relativi all’alimentazione e all’automazione, oltre a disturbare l’equilibrio termico del cilindro e dello stampo, si riflettono spesso in interruzioni della produzione.
La soluzione di questi problemi è facilitata da un lato dalle nuove macchine a iniezione, che riescono a monitorare numerosi parametri (movimenti assiali, limiti di temperatura e valori di pressione), e dall’altro da un utilizzo crescente dei collettori dell’acqua per il controllo della temperatura dello stampo al fine di garantire condizioni di processo costanti [1]. I software di assistenza intelligenti, come Engel iQ weight control, sono perfino in grado di mantenere costante il volume di iniezione adattando autonomamente alcuni parametri di processo [2].

Nonostante l’efficacia, tutte queste soluzioni non riescono a correggere ogni deriva di processo e ad individuare tempestivamente le deviazioni “non controllabili”. Andare alla ricerca delle cause che generano gli scarti, però, richiede molto tempo e soprattutto l’intervento di tecnici esperti, figure sempre più difficili da reperire. Ipotizzare un controllo sul cento per cento della produzione, inoltre, richiede un impegno economico importante, pertanto diventa una soluzione praticabile solo in applicazioni ad alto valore aggiunto. Pertanto, è preferibile un monitoraggio costante, tenendo ben presente che un processo stabile senza deviazioni non è di per sé una garanzia, ma un’indicazione e un prerequisito per produrre manufatti di qualità costante.

Generalmente, per tenere sotto controllo la stabilità del processo gli operatori dello stampaggio scelgono alcuni parametri, fissano le tolleranze e le monitorano. Tuttavia, se esistono tolleranze chiaramente definite per valutare la qualità delle parti stampate, la scelta dei parametri e delle specifiche delle tolleranze da applicare al processo avviene solitamente in modo soggettivo sulla base dell’esperienza individuale. Ancora una volta, questo richiede l’intervento di un esperto, senza dimenticare che diversi operatori ottengono spesso risultati diversi.

Analisi dei big data, un supporto per l’end user

L’approccio data-analysis, nonostante in alcuni casi possa sembrare eccessivo, è in realtà un’efficace soluzione al problema. La procedura rigorosa prevede che si considerino tutti i parametri importanti che possono essere rilevati e monitorati, partendo dal presupposto che è meglio monitorare tutto che trascurare qualcosa. Questo approccio offre una visione olistica del processo, una sorta di impronta digitale, ma “tutti i parametri importanti” può significare un numero enorme di dati, con un conseguente aggravio dello sforzo per la definizione dei limiti di monitoraggio, che aumenta di pari passo con il numero dei parametri monitorati, e per l’interpretazione dei risultati.

Un nuovo prodotto Engel, iQ process observer, è stato sviluppato con l’obiettivo di eliminare questi problemi: infatti, sebbene vengano monitorati centinaia di parametri, lo sforzo per interpretarli è quasi nullo.

La tecnologia si basa sui seguenti principi:
• i parametri disponibili sono preconfigurati in fabbrica, quindi coprono tutte le attrezzature effettivamente installate;
• nel corso del processo, il software riconosce quali zone del cilindro o dello stampo riscaldare, o quanti punti di una curva di velocità vengano effettivamente utilizzati e quindi vadano monitorati;
• i limiti di tolleranza vengono appresi automaticamente in base al processo corrente. Tuttavia, il processo di apprendimento è monitorato dalla “conoscenza esperta incorporata (built-in expert knowledge)” e se necessario corretto in modo tale da non prendere in considerazione tolleranze impraticabili, causate ad esempio da dispersioni molto piccole o molto grandi.

L’interpretazione dei risultati

Supponiamo che 40 parametri subiscano simultaneamente una modifica. In che modo l’utilizzatore dovrebbe essere informato? Dovrebbe ricevere 40 messaggi sul suo smartphone o solo una lista con i nomi dei 40 parametri modificati? Dovrebbe essere mostrata l’evoluzione nel tempo dei 40 parametri sotto forma di grafici, in modo da avere immediatamente tutte le informazioni a portata di mano? Né l’uno né l’altro, poiché con troppi dettagli si rischia di perdere di vista ciò che è essenziale. La piattaforma iQ process observer fornisce per prima cosa allo stampatore i risultati del monitoraggio sotto forma di una videata generale, una sorta di quadro sinottico (figura 1). Le quattro fasi del processo (plastificazione, iniezione, raffreddamento ed estrazione) vengono visualizzate insieme a simboli con i colori del semaforo. Il verde significa che è tutto a posto, mentre il giallo indica che sono intervenute modifiche o deviazioni dallo stato di riferimento.

1 La schermata generale di iQ process observer presenta in sintesi tutte le informazioni sullo stato corrente del processo. Foto Engel

Risposte rapide

Quando il responsabile dell’impianto visualizza un segnale giallo vuole sapere esattamente che cosa e come si è modificato. Un semplice clic sul simbolo apre una pagina di dettaglio che mostra il grafico degli ultimi cicli. Tuttavia, quello che viene mostrato è solo ciò che è rilevante in quel momento. Il livello di dettaglio consentito dal linguaggio visivo in molti casi è l’ideale per andare a fondo delle deviazioni e delle loro cause. Per tutti coloro che vogliono saperne di più, è possibile eseguire un’analisi approfondita dei singoli parametri interessati, visionare i relativi grafici o leggere in essi i valori numerici esatti. Nell’esempio mostrato nella figura 2, le zone gialle segnalano l’intervallo di tempo in cui è intervenuta una deviazione dei valori effettivi. Nella fase “plastificazione” sono cambiati i valori effettivi del gruppo di parametri che comprende contropressione, tempo di dosaggio e capacità di dosaggio. Il tecnico di processo potrà immediatamente verificare che le variazioni effettive dei valori sono state una conseguenza del fatto che l’operatore ha modificato l’impostazione della contropressione, come segnalato dall’icona con la matita.

2 Esempio del profilo delle variazioni avvenute negli ultimi 20 cicli: il tecnico riconosce immediatamente che le deviazioni effettive dei valori effettivi (in giallo) sono conseguenza di una modifica della regolazione della contropressione effettuata dall’operatore, come indicato dall’icona con la matita. Foto Engel

Grazie al software, si può vedere che la modifica della contropressione ha comportato anche un cambiamento della viscosità del fuso. iQ process observer fa quello che farebbe un tecnico di processo quando analizza un problema: prepara i dati in modo che sia possibile estrarre da loro qualcosa di utile. La procedura, tuttavia, può richiedere molto tempo, mentre il software risponde in modo molto più rapido e in continuo, stampata dopo stampata. Il tecnico di processo potrà quindi dedicarsi totalmente all’interpretazione dei dati storici raccolti dal suo affidabile assistente di stampaggio e preoccuparsi di trovare le possibili soluzioni dei problemi. Parafrasando Albert Einstein, “Riconoscere il problema è più importante che conoscere la soluzione, poiché l’esatta rappresentazione del problema porta alla soluzione”.

Come funziona l’assistente di stampaggio

I produttori di presse a iniezione sviluppano sempre più spesso soluzioni mirate ad assicurare processi più uniformi o meglio regolati. Viene quindi spontaneo chiedersi se fosse necessario mettere a punto un’altra soluzione di monitoraggio come la piattaforma iQ process observer. La risposta è che tutti i sistemi di assistenza della famiglia Engel iQ si completano a vicenda e si fondono con iQ process observer. I sensori opzionali nello stampo o nei circuiti dell’acqua di raffreddamento completano il quadro del processo fornito da iQ process observer. Ad esempio, il controller di processo iQ weight control e l’assistente di regolazione iQ clamp control, insieme con valori come il volume di iniezione, la modifica della viscosità o la traspirazione dello stampo, forniscono preziosi indicatori aggiuntivi per il controllo del processo senza necessità di installare sensori aggiuntivi (figura 3).

3 Quando il processo viene analizzato in maniera olistica, alcune funzioni aggiuntive della pressa offrono molti vantaggi, oltre a quelli strettamente legati al loro utilizzo, grazie all’integrazione nel software di monitoraggio. Foto Engel

Come precedentemente descritto, il principio di base dell’assistente di monitoraggio consiste nel fatto che l’utilizzatore può visualizzare i dati, interpretarli nel modo più efficace possibile e utilizzarli per trarre conclusioni e adottare azioni. Oltre a tutto ciò, il software iQ process observer compie un ulteriore passo avanti e assiste l’utilizzatore anche nel momento in cui potrebbe non accorgersi al primo sguardo delle possibili soluzioni a disposizione. A ogni ciclo, il sistema verifica i modelli di anomalie noti o le possibilità di ottimizzazione identificabili sulla base delle immagini di monitoraggio disponibili, e se sia consigliabile adottare determinate soluzioni o misure. In questo caso, l’assistente digitale viene in aiuto dell’utilizzatore, il quale con un semplice clic può ottenere un’indicazione della causa oppure proposte di soluzioni per l’ottimizzazione del processo o l’eliminazione del problema.

Aggiornamento costante del software

Gli sviluppatori di Engel si sono posti l’obiettivo di aggiornare costantemente iQ process observer. Le informazioni di processo vengono quindi ampliate con nuove immagini delle anomalie e proposte di ottimizzazione, in modo che il prodotto possa evolversi nel tempo e diventare sempre più potente. I calcoli vengono eseguiti su di un computer dedicato, l’Edge Device di Engel, al fine di togliere dall’unità di controllo della pressa il carico rappresentato dall’analisi ed elaborazione dei dati generati dall’assistente (figura 4). I risultati dei calcoli vengono poi trasmessi all’unità di controllo che provvede a visualizzarli. Inoltre, viene prestata particolare attenzione alla facilità di aggiornamento del software. In questo caso, iQ process observer si affida all’infrastruttura IoT moderna e sicura di Edge Device per cercare automaticamente gli aggiornamenti disponibili tramite una connessione Internet. Infine, è importante sottolineare come nessun dato lasci la macchina o Edge Device senza essere stato preventivamente sottoposto a una speciale procedura di controllo.

4 Gli algoritmi di iQ process observer sono gestiti su Edge Device. Il computer, esterno alla pressa, se necessario, fornisce dati alle applicazioni web svolgendo quindi anche la funzione di ingresso nel mondo della digitalizzazione. Foto Engel

I vantaggi della connettività

Il passaggio alla connessione in rete spesso comporta delle difficoltà: in diversi casi non sono presenti prerequisiti essenziali, come il cavo di rete per il sistema, e molte aziende hanno problemi di sicurezza e si pongono domande sulla loro autonomia di gestione dei dati. Anche in queste situazioni, Engel è al fianco dei suoi clienti con consigli e supporto. I vantaggi che si ottengono dalla connessione in rete degli impianti crescono di anno in anno e gli investimenti necessari si ripagano molto rapidamente. La connettività costituisce la base dei prodotti futuri. Con iQ process observer, la connessione in rete offre all’utilizzatore enormi vantaggi che vanno ben oltre i semplici aggiornamenti del software.

Ad esempio, tramite la connessione in rete, il software diventa disponibile anche in versione web. Inoltre, l’utilizzatore non solo sarà in grado di visualizzare la singola macchina, ma anche di tenere sotto controllo tutte le macchine, con tutte le informazioni necessarie. Infine, sarà a disposizione una vasta gamma di utili funzionalità aggiuntive non accessibili sulla singola macchina.

Bibliografia
1 M. Schläger, C. Balka, J. Gießauf “Wer bremst, verliert”, Kunststoffe 1/2017, S. 32-35.
2 G. Pillwein, P. Wilnauer, G. Steinbichler “Rezyklaten gezielt ein breiteres Einsatzspektrum eröffnen”, Kunststoffe 5/2020, S. 43-47.