PILOT 2 - BALANCE SYSTEMS - Workshop Dalmine, 21/02/2020 Prof. Luca Fumagalli (Politecnico di Milano) - Smart4CPPS

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PILOT 2 - BALANCE SYSTEMS - Workshop Dalmine, 21/02/2020 Prof. Luca Fumagalli (Politecnico di Milano) - Smart4CPPS
PILOT 2 – BALANCE SYSTEMS

Prof. Luca Fumagalli
(Politecnico di Milano)
                          Workshop Dalmine, 21/02/2020
Ing. Andrea Guidotti
(R&D - Balance Systems)
PILOT 2 - BALANCE SYSTEMS - Workshop Dalmine, 21/02/2020 Prof. Luca Fumagalli (Politecnico di Milano) - Smart4CPPS
BALANCE SYSTEMS GROUP

                 Process control systems for machine tools and
                  Balancing machines for rotating components

                               2000                                     2008                                        2020
       1984                                       2002                                       2010

1975

        Production         Cutting Plotter    HW/FW/SW designs        High production    Innovative software   Balancing Machines for
       of precision         Machines for       for the industrial   inspection systems     solutions for the    rotating components
        mechanical         processing and       automation and        for the fastener       automotive,
       components        handling composite       aeronautic              industry          industrial and
                              materials            industries                             aerospace industry
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BUSINESS UNITS

Process Control Systems for Grinding                              Balancing Machines for Rotary                                    Smart Sensors | B-Safe X
             Machine                                                      Components                                                 Industry 4.0 Ready
                            Our high performance                                            We design and
                            equipment can be easily                                         manufacture high
                            installed on every grinding                                     precision balancing
                            machine, whether it is new                                      machines for a wide range
                            or already operating.
                                                                                            of industries, ranging from
                            From basic products to top                                      the following sectors:
                            of the range systems, we
                            provide different types of                                         Aerospace
                            solutions to all your gauging,
                                                                                               Automotive
                            balancing and touch control
                            needs.
                                                                                               Home appliances
                                                                                               Power tools               New customizable system for continuous protection of
                            Our product lines and                                              Building technology       spindles and machine tools
                            expertise also include                                             Machine tools
                            portable devices and                                                                           Asset protection through real-time monitoring of
                                                                                               Industrial electric
                            custom-made applications.                                                                       anomalies and malfunctioning with ubsequent
                                                                                                motors
                              Balancing                                                                                    reduction of the machine downtime
                              Touch Detection                                                                             Tool & Process monitoring through vibration logger
                              In Process Gauge                                                                            Predictive maintenance based upon the actual
                                                             More than 3.200                                                wearing of the spindle
                                                                                                                           High frequency FFT analysis
                                                             Balancing machines installed
                                                                                                                           Easy installation. Stand-alone or fully integrated
                                                                                                                            solution
More than 27.000                                             Up to1.500.000.000                                            Enabling technology for Industry 4.0
Grinding machines equipped with our systems                  Rotating components balanced / year
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TECNOLOGIE ABILITANTI A CURA DI BALANCE SYSTEMS

PARTECIPAZIONE AL PROGETTO Smart4CPPS

                                                         Progettazione nuova architettura per Macchine
                                                          Bilanciatrici in base al paradigma CPS

                                                         Costruzione di una Macchina Prototipo Serie
                                                          BMK6 per sperimantazioni

                                                         Progettazione di una nuova unità di controllo X91
                                                          (in numero di 2 unità presenti sulla macchina) Ind
                                                          4.0 compliance
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MACCHINE EQUILIBRATRICI – RICHIESTE DI MERCATO

           SCENARIO OPERATIVO                                        RICHIESTA

                                                                                                       POLIMI
                                                                                                       RICERCA

                                                    Integrazione della macchina nel sistema
                                                     informativo di fabbrica (MES)

                                                    Auto-correzione in        base   alle   ricette
 Mercato Globale                                    selezionate dal MES

 Clienti sono Grossi Gruppi Multi-Nazionali        Service da     remoto     utilizzando   sistemi
                                                     omologati
 Ciascuno ha un proprio standard e a volte più
  di uno nell’ambito dello stesso gruppo            Monitoraggio energetico
  (dipende dove sono dislocate le sedi
  produttive)                                       Cruscotti di monitoraggio processo

                                                    Diagnostica predittiva
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ACQUISIZIONE DEL DATO

 Origini eterogenee dei dati:
   Direttamente da PLC
   Da file aggregati creati dal sistema di controllo macchina
   Da strumentazione esterna per profili energetici (aria compressa e corrente elettrica)
   Da MES
 Protocolli eterogenei di comunicazione
   Profinet
   Lettura diretta da file
   MQTT
 Formato eterogeneo dei dati
   Necessità di garantire un formato comune a tutti i dati necessari per le elaborazioni
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DISPONIBILITÀ DEL DATO

      Stream processor      Stream processor   Stream processor

                                                                       Uniformità di
                                                                     rappresentazione

                          Broker (Kafka )

                           Kafka connect                          Uniformità di protocollo
        Connector 1           Connector 2        Connector 3
         (Profinet)             Da CSV               Da

        Dati di usura
PLC
         mandrino
                            Dati di processo          ….               Dato grezzo
BENEFICI DATI DALL’UTILIZZO DI KAFKA NELL’ARCHITETTURA

 Velocità e robustezza di trasmissione
 Stream real time dei dati
 Robustezza rispetto a indisponibilità parziale di risorse
 Connessione con tecnologie esterne e pre-esistenti
Simulazione di                                  Analisi di business
                                   Analisi avanzate                                                                                     Analisi di stato
                                                      processi/ Virtual                                 per indicatori di
                                    sul prodotto                                                                                        della macchina
                                                       commissioning                                     performance

                                      Controllo       Simulazione di                                      Ottimizzazione
                                     energetico          impianto                                        della produzione                      …

                                                            Advanced services
Vertical INTEGRATION

                                                            0101001101110101011011110110110101100101011011100010000001101011011011110
                                                            1101110011001010010110100100000011010100110000100100000011011010110010101
                                                            1101000110000101101100011011000110100101110100011101010110111101110100011
                                                            0010101110100011001010110111101101100011011000110100101110011011101010111
                                                            0101011001000110010101101100011011000110000100100000011011110110111000100
                                                            0000110100001111001011101101100001110100100011101000010000001100101011101
                                                            1011000011101001001100001110100100011101000010000001101101011001010110111
                                                            0011001010111001101110100011110010110101101110011011001010110010101101110

                       Horizontal INTEGRATION
MANUTENZIONE PREDITTIVA

Acquisizione     Analisi         Individuazione   Analisi   Valutazion     Cruscotto
   dati        preliminare            stati       salute    e predittiva   indicatori
VALUTAZIONE PREDITTIVA

Fault State
Abnormal State
Healthy state

                                           Vita utile
                                          rimanente
NUOVO PARADIGMA DI INTEGRAZIONE

          Integrazione

                Enterprise
                 systems                               Interoperabilità
              (ERP, MES, …)
       Flusso di informazione e servizi
                                                                  Enterprise
                                                                   systems
                                                                                                        Adattabilità /
          Sistema di controllo                                  (ERP, MES, …)                            Intelligenza
              dell’impianto

               Flusso del bene                                                                    Enterprise             Enterprise
                                              Informazione        data information      PRODUCT    system
                                                               Materiali   data
                                                                                                                          system
                                                                                          flows
                                             Flusso del bene

                                                                                                                SMART
                                                 Controllo         Controllo         Controllo
                                                 Impianto
                                                                                                               PRODUCT
                                                                   Impianto          Impianto

                                                                                                   Controllo             Controllo
  From Benoit Iung, current chair of the
                                                                                                   Impianto              Impianto
IFAC TC 5.1 Manufacturing Plant Control
ARCHITETTURA DEFINITA

                                                                          Data                                                              Data
                                                      MES                                                                                                         Statistic
                                                                        Processor                                                         Processor
                                                                                                Additional
                                                                          Data                     data                                     Data
                                                      HMI                                                                                                        Diagnostic
                                                                        Processor                                                         Processor
                           Dashboard                                                             storage          Data
                                                                          Data                                aggregation                   Data                 Energetic
                                                 Mobile
                                                                        Processor                               ( Spark )                 Processor              efficiency
                                                                                                                                            Data                  Remote
                                                                                                                                          Processor               service
                                       Applications                                               Kafka          Kafka                                Services
                                                                                                 connect        connect
     Export Dati .csv
   Misura e Lavorazioni                                                                   Broker / MOM ( Kafka )
   Dati energetici               Kafka connect
   Warning / Allarmi                                                         TCP / IP

   Contatori
                                                            HMI + Machine Application+ local
   ( Correzione )                                                       DB
                                                                                                              Warning / Allarmi
                                                                                                                                                                                      Tema di Progetto HUMANS HUB
                                                                                                              Statistica produzione                      Self-Correction
                                                                                                                                                                                          (Regione Lombardia)
                                                                     UDP

                                                                                                    UDP
                                                                    Controller X91.1                                Controller X91.2
                                                                                           UDP

                                                               HW                      HW                       HW                   HW
                                                            Subsystem               Subsystem                Subsystem            Subsystem
                                                             (MMU)                   (Driver)                 (Safety)               (…)                                      Balancing Machine
                                                                                                                                                                                    BMK6
GRAZIE !
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