Il motore dello smart manufacturing funziona con gli Ups

Se la seconda rivoluzione industriale fu all’insegna di elettricità e petrolio, oggi le parole chiave di quella che viene ormai comunemente definita come la quarta rivoluzione industriale e che è stata etichettata come Industria 4.0, sono elettricità, continuità operativa e smart manufacturing.

La corrente elettrica è più che mai al centro della sfera produttiva, ma in un’ottica di fabbricazione completamente diversa da quella del passato. Quando si parla di smart manufacturing, si intende un nuovo modo di concepire il percorso che va dall’idea di un prodotto fino ad arrivare alla sua distribuzione al mercato, dettato dalla necessità di trasformare le aziende e l’intera filiera in soggetti maggiormente efficienti, produttivi e sostenibili dal punto di vista economico e ambientale.

In quest’ottica entra prepotentemente in gioco la distribuzione elettrica intelligente, strettamente interconnessa all’efficienza complessiva dei processi industriali e formata da tasselli quali le cabine di media e bassa tensione, i sistemi per la distribuzione in bassa tensione, i sistemi di monitoraggio per la gestione energetica e operativa in locale e in remoto tramite cloud.

Tra questi tasselli, nello smart manufacturing rivestono particolare importanza per la continuità operativa i gruppi di continuità (Ups) che di solito vengono messi a monte delle linee produttive.

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Le caratteristiche degli Ups per lo smart manufacturing

Secondo l’esperienza di Schneider Electric, società specializzata nella fornitura di soluzioni per la gestione dell’energia e nell’automazione, le industrie hanno le idee ben precise sulle caratteristiche fondamentali che devono avere i gruppi di continuità da inserire in un contesto produttivo.

In primo luogo, gli Ups devono avere alte potenze, nell’ordine di alcune centinaia di kW, ma devono anche essere in grado di gestire facilmente due tipologie di autonomie legate al ciclo produttivo: autonomie brevi per micro interruzioni quando le lavorazioni sono interrompibili e autonomie medio/lunghe quando i cicli non si possono interrompere, come spesso avviene in fabbrica.

Anche l’elevata sicurezza è fondamentale, perché grazie al gruppo di continuità si deve avere la certezza che la produzione non si fermi mai. Naturalmente i clienti vogliono anche dispositivi ad alta efficienza, con conseguente risparmio nella bolletta energetica.

L’inserimento di un Ups in una linea produttiva non deve in alcun modo accrescere in modo significativo i consumi energetici dell’impianto. Inoltre, nella maggior parte delle aziende produttive italiane non c’è molto spazio a disposizione e quindi le dimensioni e i pesi di un gruppo di continuità sono fattori da considerare attentamente.

Devono avere una struttura robusta, adatta per i locali tecnici o per l’inserimento diretto in produzione. Infine, l’espandibilità deve essere garantita al fine di seguire l’evoluzione della fabbrica.

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Ups contro il fermo impianto

Schneider Electric, multinazionale con oltre 160.000 dipendenti in tutto il mondo e una forte presenza anche nel nostro Paese, ha una vasta gamma di Ups caratterizzata da innovazioni tecnologiche continue che vanno in due direzioni parallele: la riduzione del costo globale del bene durante tutto il suo ciclo di vita (TCO) e l’aumento del livello di sicurezza delle applicazioni protette. La sua gamma è composta dai modelli Galaxy VS (da 20 a 100 kVA), Galaxy VM (da 160 a 200 kVA), Galaxy VL (da 250 a 500 kVA) e Galaxy VX (da 500 a 1500 kVA).

Tutti i modelli sono caratterizzati da modalità ECOnversion, un brevetto di Schneider Electric, che permette di ottenere un rendimento fino al 99% e assicura altissima efficienza anche a livelli di carico molto bassi. ECOnversion permette tra l’altro il controllo della corrente di ingresso in modo molto simile a quanto accade con gli UPS online, assicurando un trasferimento senza interruzioni in mancanza di alimentazione.

Questa modalità è conforme alla norma CEI 62040-3, Classe 1: trasferimento del carico senza interruzioni in caso di blackout. I modelli VM e VX sono tra l’altro dotati di tecnologia IGBT a quattro livelli, un accorgimento che consente ai gruppi di continuità di lavorare a una tensione minore con il vantaggio che i loro componenti sono più affidabili perché sottoposti a minore stress. La potenza dissipata è inoltre minore, con un incremento dell’efficienza.

Da citare infine l’impiego di batterie a rack agli ioni di litio, che secondo Schneider Electric hanno i seguenti vantaggi rispetto alle batterie (Valve Regulated Lead Acid): riduzione degli ingombri fino al 60%, riduzione dei pesi fino al 70%, temperatura di funzionamento fino a 40°C e una vita attesa di due o tre volte superiore a quella delle batterie al piombo. Tutte le configurazioni sono modulari, scalabili e ridondanti per l’adattamento alle reali esigenze dell’infrastruttura.

I costi di un Ups nel tempo

Quando si acquista un gruppo di continuità di stampo industriale si dovrebbero considerare più i costi nel tempo che quelli di acquisto. Questo vale ancora di più per lo smart manufacturing. Schneider Electric, a titolo di esempio, fa notare che il costo di funzionamento di un normale Ups in dieci anni di attività può costare quattro volte di più di un Galaxy VX usato in modalità ECOnversion.

Più in dettaglio, il modello VX da 1500 kVA, con il rendimento supplementare del 3% rispetto a un normale modello con rendimento del 96%, permette un risparmio di energia di 245.000 euro in dieci anni. La modalità Smart Power Test (SPoT), che consente di semplificare la messa in servizio testando l’Ups sul posto prima di collegarlo al carico reale senza la necessità di noleggiare un banco di carico, riduce il costo del test e permette un’economia di 14.000 euro in carichi fittizi, installazione e consumo energetico associato.

Inoltre, il Galaxy VX è concepito con un fattore di potenza pari a 1 in uscita per alimentare i carichi IT senza declassamento. In pratica, il 10% di capacità supplementare che consente in dieci anni di risparmiare 16.000 euro rispetto a un UPS che ha un fattore di potenza pari di 0,9. Infine, Schneider Electric fa notare che, grazie al fatto che il Galaxy VX è stato progettato per funzionare al 100% della potenza a 40°C rispetto a ad altri modelli sul mercato che forniscono il 100% della potenza a 20°C, si ha un ulteriore risparmio decennale che si può quantificare in altri 40.000 euro.

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L’architettura integrata EcoStruxure

In un mondo sempre più connesso e digitalizzato quale è quello dello smart manufacturing è necessario garantire massima continuità di servizio e disponibilità dei sistemi. Anche in ambito manifatturiero è necessario assicurarsi che l’infrastruttura critica di un’industria non comprometta l’affidabilità della produzione.

La soluzione? Ricorrere a EcoStruxure IT, l’architettura cloud-based di Schneider Electric che permette di analizzare lo stato di salute globale dell’infrastruttura critica, ottimizzare le performance e mitigare i rischi operativi.

Grazie a un insieme di software e servizi cloud semplifica la difficile sfida di garantire elevati standard di disponibilità e continuità dell’energia, affrontata quotidianamente da ogni responsabile della manutenzione degli impianti e dei sistemi informativi. La soluzione di base è gratuita e permette di monitorare tutti gli assi critici, allo stato di funzionamento ai sensori e allarmi, direttamente da uno smartphone.

Con EcoStruxure IT Expert è invece possibile sfruttare appieno le potenzialità del cloud con una piattaforma di monitoraggio evoluta che mette a disposizione analisi storiche, allarmi critici e funzionalità intelligenti per mitigare i rischi e ottimizzare le prestazioni di un’infrastruttura IT industriale.

Questa soluzione permette di estrarre informazioni utili da ogni singolo dispositivo dell’infrastruttura, dall’Ups alle soluzioni di cooling. Gli algoritmi e i modelli matematici alla base di IT Expert permettono di individuare tendenze e correlazioni sconosciute grazie alle quali è possibile prendere decisioni sempre più efficaci.

Si può passare quindi da un monitoraggio reattivo a un monitoraggio predittivo/proattivo, con una serie di strumenti che comprendono la gestione rapida di incidenti e allarmi, la gestione di asset di ogni fornitore, benchmarking e così via.

Per lo smart manufacturing i vantaggi di questa soluzione basata su cloud sono numerosi: semplicità di configurazione iniziale, accesso da remoto, costi legati al reale utilizzo, assenza di canoni di manutenzione, aggiornamenti di sicurezza e backup automatici.

Grazie ai 100.000.000.000 record che sono già stati memorizzati (in forma anonima e sicura) nel data-lake di EcoStruxure IT è possibile confrontare i propri dispositivi con la popolazione globale e scoprire come si comportano rispetto a prodotti simili.

E se non si hanno le risorse interne per monitorare in proprio le apparecchiature critiche? Interviene Asset Advisor, un servizio di Schneider Electric che ha il compito di monitorare in continuo l’infrastruttura critica dei clienti. Qualora si manifestasse un guasto su un dispositivo, un esperto si attiverà proattivamente per aiutare a risolverlo da remoto e all’occorrenza organizzerà l’uscita di un tecnico specializzato.

EcoStruxure IT Expert si può provare gratuitamente per trenta giorni, seguendo le istruzioni presenti su EcoStruxure IT. Alla fine del periodo di prova, se si decide di non sottoscrivere questa soluzione è possibile usare senza dover pagare nulla l’App scaricata su smartphone (per Android e iOS) con un numero di funzioni limitato rispetto a quella a pagamento.

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