Logistica e automazione, fabbriche innovative con scelte in ottica Industria 4.0

Nella sede principale della divisione Vision Care di Zeiss  è stata implementata un’interessante applicazione per la gestione automatizzata delle lenti prodotte e delle successive fasi di packaging e smistamento per l’invio al cliente: alta efficienza con i robot Racer 7 di Comau integrati da Siscodata.

di Ernesto Imperio ed Ezio Zibetti

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Senza dubbio, l’implementazione crescente dell’automatizzazione e della digitalizzazione in fabbrica ha favorito lo sviluppo del paradigma Industria 4.0. I sistemi d’informazione, le macchine, i processi e gli uomini possono essere interconnessi e interagire; ciò permette un’organizzazione ispirata ai ben consolidati principi della Lean Production per realizzare fabbriche più flessibili e più agili, offendo l’opportunità di pianificare e prendere decisioni in tempo reale.

Non sfugge a questa lettura l’aspetto della logistica di fabbrica che contribuisce significativamente sul lead-time. Da un lato, il sistema informativo è ormai in grado di identificare l’avvio di un ordine di fabbricazione, di calcolare i tempi del ciclo di produzione e di prevedere la disponibilità dei prodotti finiti per anticipare l’ordine di trasporto. Dall’altro, è possibile avere una migliore previsione dei livelli di stock, della loro localizzazione e, quindi, una maggiore qualità del servizio al cliente.

Questi semplici concetti, qui fin troppo sintetizzati, sono alla base di una interessante applicazione implementata presso la sede principale della divisione Vision Care di Zeiss con base a Castiglione Olona (VA), finalizzata alla ottimizzazione delle attività logistiche attraverso la gestione automatizzata delle lenti prodotte e delle successive fasi di packaging e smistamento delle stesse per l’invio al cliente. Una applicazione che ha visto al fianco dell’azienda varesina, due protagonisti di riferimento nel campo della automatizzazione di fabbrica: Comau, specializzata nello sviluppo sistemi, prodotti e servizi compatibili con l’Industria 4.0 e Siscodata, integratore di linee automatizzate che seguono la produzione di prodotto fino all’assemblaggio, all’imballaggio e alla pallettizzazione. Nell’applicazione specifica, Comau ha fornito 3 robot antropomorfi a 6 assi Racer7 e Siscodata ha sviluppato 2 celle robotizzate, integrate con un sistema di movimentazione automatica.

Zeiss Vision Care

Come noto Zeiss è un’azienda tecnologica, fondata in Germania nel 1846, leader a livello mondiale nei settori dell’ottica e dell’optoelettronica: sviluppa, produce e distribuisce soluzioni innovative per la metrologia industriale e la garanzia di qualità, per i microscopi usati nelle scienze biologiche e nella ricerca sui materiali e per le tecnologie medicali dedicate alla diagnosi e al trattamento delle malattie nelle specializzazioni di oftalmologia e microchirurgia. Il nome Zeiss è conosciuto nel mondo anche come sinonimo di litografia ottica, strumento usato dall’industria dei chip per la produzione di componenti semiconduttori. Con oltre 32.000 collaboratori, l’azienda opera a livello mondiale in quasi 50 paesi con circa 30 stabilimenti produttivi, 60 sedi di distribuzione e assistenza e 27 centri di ricerca e sviluppo. In Italia, la divisione Vision Care, rappresentata da Carl Zeiss Vision Italia SpA, ha come principale oggetto di business la commercializzazione e parziale produzione di lenti da vista, lenti da sole e strumenti di misurazione per ottici e optometristi. L’azienda conta circa 400 collaboratori distribuiti tra la sede centrale di Castiglione Olona e le 6 filiali sul territorio.

«Il nostro target di riferimento è il mercato dell’ottica e dell’occhialeria, che copriamo con le due divisioni rappresentate – esordisce il direttore Operations Roberto Baldan – e che serviamo quotidianamente con singole coppie di lenti costruite e preparate qui in base alle necessità visive del portatore finale degli occhiali. Ai 4500 ottici inviamo, per quasi 365 giorni all’anno, una media di 13.000 lenti al giorno che si traduce in 6500 spedizioni. Si tratta di lenti che, in alcuni casi, sono già pronte a magazzino e le trasformiamo in base alla richiesta, in altri casi vengono realizzate ad hoc presso nostri stabilimenti sulla base di una specifica prescrizione inviate a noi per le successive fasi di lavorazione, di packaging e smistamento ai trasportatori. Le prime, in genere, vengono consegnate all’ottico nell’arco di 24 ore, le seconde possono richiedere fino a una settimana per la consegna. Si può comprendere facilmente la forte attenzione che noi rivolgiamo alla qualità del prodotto e al servizio; serve una organizzazione logistica molto efficiente in grado di coordinare al meglio le movimentazioni della merce e adeguarsi tempestivamente alle richieste del mercato, che naturalmente evolvono o possono subire le conseguenze di eventi inattesi. legate ai parametri ottici della lente e alle caratteristiche delle montature. Entro sera i nostri operatori devono essere in grado di preparare per i trasportatori tutti i prodotti ordinati, pronti ad essere consegnati suddivisi per linee di spedizione e per provincie di destinazione con relativo invio dei dati ai sistemi informativi dei vettori per le consegne del giorno dopo».

Questa organizzazione logistica, sebbene da anni collaudata, lasciava intravedere dei margini di miglioramento che potevano essere raggiunti soltanto attraverso interventi di automatizzazione nel flusso delle operazioni, abitualmente affidate all’uomo. È nata così la decisione d’intervenire sull’area logistica in favore di una robotizzazione delle attività e di una maggiore flessibilità delle stesse; il tutto per conseguire livelli di efficienza maggiori.

Dall’esigenza alla soluzione

«Da qualche anno– spiega Baldan – avevamo maturato la consapevolezza che le dinamiche di mercato stavano cambiando e, da un punto di vista strategico, avevamo capito che era necessario incrementare il livello di automatizzazione delle attività per tutto ciò che rappresentava movimentazione, smistamento e confezionamento dei prodotti. Ci era chiaro che dovevamo perseguire tre obiettivi principali: sperimentare al nostro interno l’utilizzo di robot che superassero la rigidità delle automazioni già esistenti, peraltro onerose in termini di cambi di produzione; introdurre soluzioni rapidamente rimodulabili; diminuire i costi della manodopera diretta. In estrema sintesi, avevamo bisogno di raggiungere elevati livelli di flessibilità e di efficienza, accompagnando il nostro personale a un cambiamento nel modo di lavorare, molto più improntato ai concetti di Industria 4.0 e, in generale, di innovazione tecnologica».

«Abbiamo voluto automatizzare – aggiunge Edoardo Rama, responsabile Lean & Industry 4.0 della divisione oftalmica di Carl Zeiss Vision Italia – alcune fasi del processo, come il packaging, che non aggiungevano valore dal punto di vista del cliente e risultavano dispendiose in termini di tempo e di costi, aggiungendo peraltro elementi di errore. L’obiettivo non era rinunciare alla componente umana, ma utilizzarla solo dove fa la differenza, lasciando alla componente automatica le attività più ripetitive».

Questo graduale avvicinamento alle tematiche di automatizzazione flessibile, ha portato a un processo di trasformazione delle attività step-by-step, affidando lo sviluppo dell’applicazione alla società Siscodata, di Arcisate (VA). Attualmente, il progetto si è concretizzato nell’implementazione successiva di due celle robotizzate. In ordine di realizzazione, la prima cella, che utilizza un robot Racer7 della Comau, è destinata allo smistamento delle confezioni di lenti ai vari corrieri destinazione; la seconda, che utilizza altri due robot Racer7, provvede all’imbustamento delle lenti con relativa identificazione dei vari prodotti raggruppati in vassoi, poi trasferiti alla cella precedentemente citata tramite AGV.

Siscodata e Comau, binomio vincente

«Grazie a un contatto con un responsabile Comau – ricorda Rama – che teneva una lezione per un Master in Lean e Industria 4.0 organizzato in Università  LIUC, è nata la nostra attenzione verso queste tematiche e siamo venuti a conoscenza delle attività di Siscodata. Con loro è nata subito una sintonia sulle problematiche che intendevamo affrontare e ci hanno accompagnato nella scelta della soluzione migliore, convincendoci che la strada della robotizzazione era quella ideale. La scelta del robot antropomorfo Racer7 risponde a una serie di valutazioni legate alla sua elevata velocità, alla taglia e al payload di 7 kg adeguati alle esigenze di movimentazione, alla lunghezza maggiorata del braccio e alla destrezza dei movimenti».

Qui di seguito una sintetica descrizione del funzionamento delle celle, presentate in ordine d’installazione.

«La prima cella – spiega Roberto Brambilla, titolare di Siscodata – riguarda l’automazione della fase logistica di smistamento per una linea di spedizione buste formato A4 e contenenti lenti realizzate su ricetta personalizzata dal singolo ottico. Il sistema controlla l’ingresso delle cassette, in arrivo dalla cella precedente, al cui interno sono posizionate le buste da spedire le quali hanno il barcode rivolto verso l’alto. Un piano inclinato dentro la cassetta consente un miglior posizionamento delle buste all’interno della stessa. La cassetta, caricata in ingresso su un accumulo, raggiunta la fine del nastro trasportatore, viene spinta e successivamente tenuta nella zona di presa del robot dove lo scanner ID legge il codice a barre presente sulla busta. Il sistema centralizzato di gestione delle spedizioni invia al robot una stringa per specificare la baia corrispondente al corriere che ha in gestione determinate località e il robot procede di conseguenza al prelievo della busta e al suo rilascio sullo scivolo della baia corrispondente. Le buste vengono gestite una dopo l’altra in sequenza fino ad esaurimento della cassetta, esaurimento controllato tramite il catarinfrangente posto sul fondo della scatola».

«La cassetta vuota – continua Brambilla – viene poi trasferita tra la macchine a CNC per la formatura delle lenti e la seconda cella Siscodata/Comau: la coppia di lenti lavorate è posizionata su un vassoio, corredato di etichetta elettronica intelligente con barcode e scritte riprogrammabili, che entra nella cella dove due Racer7 manipolano le lenti; queste vengono inserite in bustine identificabili e impilate in buste A4 su cui è scritto il nome del cliente e le caratteristiche ottiche delle lenti. Tutte le buste, riempite con istruzioni d’uso e garanzia, vengono chiuse e impilate nella cassetta che verrà inviata alla cella di smistamento, descritta prima».

«Si tratta di una serie di operazioni logistiche molto semplici – conclude Rama – che con la loro automatizzazione ci hanno consentito di ottenere una serie di vantaggi quali: il rispetto dei tempi di esecuzione delle attività, annullamento degli errori, riduzione dei costi del servizio e dei costi diretti e, oggi particolarmente importante, rispetto del distanziamento sociale grazie alla riduzione della presenza di personale».

Oltre 40 anni di tecnologia

Siscodata è stata fondata nel 1974 e ha iniziato la sua attività producendo sistemi per Siemens e Philips. Specializzatasi, inizialmente, nella produzione di strumentazione nucleare e terminali data capture per laboratori di fisica nucleare e industrie aeronautiche, successivamente, a partire dal 1978, sviluppò automazioni di processo applicate al campo dell’industria tessile, crescendo prima nel mercato nazionale e per poi aprirsi ai mercati esteri, arrivando ad installare impianti in ogni parte del mondo. Negli ultimi 20 anni una grossa parte della produzione ha riguardato la robotica applicata al packaging e al fine linea. Società di riferimento da più di 40 anni, offre soluzioni robotizzate chiavi in mano per diverse industrie, quali: farmaceutica, alimentare, tessile, movimentazione di materiale, logistica e così via. Gli impianti automatici di packaging, pallettizzazione ed assemblaggio, realizzati sulle specifiche del cliente, sono frutto di una particolare attenzione alla personalizzazione con un post-vendita accurato. Siscodata ha sede a nord di Milano, a ridosso della Svizzera, ed è organizzata nelle seguenti divisioni: R&S ed engineering; Software ed elettronica; Progettazione meccanica. Software, progettazione e assemblaggio sono svolti internamente fino al chiavi in mano.

Un robot veloce… ed elegante

Prestazioni, design, interfaccia utente, software: queste sono le caratteristiche alla base del robot Racer-7-1.4, il più veloce della sua categoria. Con portata di 7 kg e sbraccio di 1400 mm, il Racer-7-1.4 di Comau garantisce prestazioni e precisione in una meccanica compatta, dal design evoluto e ricercato, dalle forme studiate nei minimi dettagli: eleganza e potenza in 180 chilogrammi di tecnologia e passione italiana. Questa nuova unità racchiude in sé tutte le caratteristiche necessarie per prestazioni all’altezza delle richieste di aziende e integratori. La base è realizzata con un design innovativo e slanciato che assicura la massima stabilità del robot. E-motion, la nuova release del software per i robot Comau, è il cervello in grado di ottimizzare e rendere più fluidi i movimenti. Velocità e precisione, ma non a discapito della robustezza e dei consumi: Racer-7-1.4 infatti è qualificato con classe IP65 che permette una protezione dagli ambienti più ostili e garantisce consumi ridotti grazie alla minor potenza installata secondo i principi individuati da Comau.