Dalla saldatura alle vernici: il cuore pulsante dell'auto è l'Industry 4.0

Non solo saldano e verniciano. I robot, nelle linee di produzione delle automobili, lavorano di fino tra turbine, motori, cerchi in lega, carrozzerie e accessori. Il loro ruolo negli stabilimenti è sempre più centrale e il loro impiego sempre più massiccio. Secondo l’International Federation of Robotics, alla fine del 2019 nelle fabbriche di tutto il mondo erano all’opera 2,72 milioni di macchine intelligenti, il 12% in più rispetto all’anno precedente. Per il 2020 è prevista una contrazione della crescita causa pandemia, ma si tratta comunque di un trend inarrestabile nel lungo periodo.

La terra dei robot è ancora l’Asia: nel 2019 sono state installate 245 mila nuove unità nel continente, con Cina, Giappone e Corea del Sud a trainare il mercato mondiale. A livello settoriale, la robotica industriale è maggiormente diffusa nella produzione di strumenti elettrici ed elettronici (24%), di macchinari e oggetti metallici (12%) e di prodotti chimici e in plastica (5%). A farla da padrone è però il mondo dell’automotive: la produzione delle macchine sfrutta infatti il 28% del parco robot del pianeta.

Ne sanno qualcosa nello stabilimento Audi di Neckarsulm, in Germania, dove si assemblano mille nuovi veicoli al giorno. Ogni vettura, tra interventi strutturali e perfezionamento dei dettagli, necessita di cinquemila saldature per un totale giornaliero di cinque milioni di saldature effettuate da 900 dei 2.500 robot presenti nella fabbrica. È chiaro, dunque, che per garantire un’alta qualità del prodotto siano necessarie tecnologie all’avanguardia.

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L’algoritmo per il controllo qualità

Il passo successivo alla produzione è verificare che gli automatismi abbiano funzionato bene e che il risultato finale sia quello desiderato e programmato. Finora Audi ha eseguito ispezioni manuali di controllo della qualità utilizzando il metodo di campionamento standard. Prendendo cioè un'auto dalla linea e portandola in una stanza dove 18 ingegneri con sonde a ultrasuoni hanno testato i punti di saldatura, registrando la loro qualità.

Una su mille ce la fa, quindi. E le altre 999? "Il nostro obiettivo è controllare tutte le nostre saldature con un grado di precisione molto elevato – spiega Mathias Mayer, che guida la pianificazione della tecnologia di automazione di Audi – In questo momento non abbiamo quel tipo di sicurezza. Ispezioniamo un'auto finita alla fine della linea di produzione. Intel, in questo senso, ha sia la tecnologia che l'esperienza per aiutarci a migliorare il processo".

È proprio grazie alla collaborazione con la multinazionale americana che Audi sta mettendo a punto quelle tecnologie che le permetteranno una produzione in linea con i dettami dell’industria 4.0. Intel ha creato degli algoritmi per l'analisi in streaming utilizzando il software Intel industrial edge insights. Gli algoritmi hanno prodotto analisi e modelli predittivi che hanno trasformato i dati di fabbrica in informazioni. Ricavate dai controller delle pistole di saldatura che puntano sul bordo della saldatura. Un approccio che va oltre lo schema tradizionale hardware-software ma che si serve, invece, di una piattaforma dalle capacità digitali avanzate come l'analisi dei dati, l'apprendimento automatico e l'edge computing.

L’algoritmo utilizza i dati generati dai controller di saldatura, che mostrano le curve di tensione e corrente elettrica durante le operazioni. I dati includono anche altri parametri come la configurazione delle saldature, i tipi di metallo e lo stato di salute degli elettrodi. Una dashboard consente ai dipendenti di Audi di visualizzare i dati e il sistema avvisa i tecnici ogni volta che rileva un difetto. Uno strumento che in futuro può risultare utile anche in altri passaggi come la rivettatura, l’incollaggio e la verniciatura.

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Verso l’Industry 4.0

Il passaggio dalle ispezioni manuali a un processo automatizzato e basato sui dati ha consentito ad Audi di aumentare la portata e l'accuratezza dei suoi processi di controllo della qualità. Ma ci sono anche altri vantaggi. Nello stabilimento di Neckarsulm il costo del lavoro si è ridotto del 30%-50%. Un numero che non deve però mettere in allarme i lavoratori: secondo Michael Häffner, responsabile della pianificazione della produzione, automazione e digitalizzazione di Audi, “l’automazione non li sostituisce, ma fornisce loro nuove competenze, aprendo quindi altre opportunità”.

L’automazione, sostiene Häffner, è più che altro necessaria: “Molti operai specializzati vanno in pensione, portando con sé conoscenze preziose. Quindi automatizzare alcuni di questi lavori significa indirizzare i dipendenti più giovani verso nuovi settori”. Come, ad esempio, avere il tempo di capire cosa succede quando qualcosa va storto: “Se analizziamo cinquemila saldature su una vettura, vediamo che in media il 95% è fatto bene e il 5% no – conclude Mayer – Ora possiamo concentrarci su quel 5% e agire prima del ripetersi dell’errore".