Tra le tecnologie e i dispositivi centrali nella transizione verso l’industria 4.0, gli smart sensor giocano sicuramente un ruolo di fondamentale importanza. Grazie alla sistematica implementazione di sensori, “Industria automatizzata” non è più sinonimo di futuro prossimo, ma manifestazione di un presente tangibile.
I vantaggi economici sono dopotutto sotto gli occhi di tutti. Grazie ai nuovi robot collaborativi, il settore manifatturiero è notevolmente cresciuto, con le aziende che hanno già introdotto avanzate soluzioni di sensoristica che hanno fatto registrare un tasso di crescita medio annuo (CAGR) approssimativamente del 19%.
Smart sensor: cosa sono
Industria 4.0 – sensori: questi due termini costituiscono ormai un binomio inscindibile, nonché il nuovo paradigma delle linee di produzione industriale. L’ambito della robotica è stato profondamente rivoluzionato dall’applicazione degli smart sensor, che hanno dato vita a una nuova generazione di robot più sicuri e adatti a lavorare negli stessi ambienti dei lavoratori umani.
Ma cos’è di preciso un sensore intelligente? Questa tecnologia comprende tutti quei dispositivi che ricevono input di tipo elettrico, fisico o chimico dall’ambiente circostante e lo traducono in una funzione da svolgere. Un robot dotato di smart sensor ha inoltre la capacità di immagazzinare i dati ricevuti e trasmetterli esternamente, in formato digitale.
I componenti alla base di questi dispositivi sono:
- Sensore o trasduttore;
- Microprocessore;
- Circuito di amplificazione;
- Interfaccia deputata alla comunicazione;
- Convertitore analogico/digitale.
I sensori intelligenti hanno dunque migliorato la computazione del flusso di dati e la relativa interconnessione tra le macchine dell’ambiente industriale, grazie alla loro capacità di andare oltre i canonici segnali di commutazione o parametri di processo misurati dalle loro controparti tradizionali.
Smart sensor: cosa offrono
I campi dell’automazione e dell’industrial internet of things (IIOT) hanno conosciuto un sostanziale sviluppo grazie ai sensori intelligenti. Le loro funzionalità hanno evoluto notevolmente i processi di produzione e monitoraggio all’interno di un’industria, fornendo in particolar modo:
- Comunicazione bidirezionale in tempo reale: i sensori intelligenti garantiscono un flusso di dati costantemente aggiornato che mette in comunicazione, in ambo le direzioni, il dispositivo con l’unità di controllo. L’affidabilità del collegamento è inoltre accentuata da un’elevata flessibilità di configurazione e dalla possibilità di sostituzione plug and play in caso di guasto.
- Livelli di sensibilità superiori: gli smart sensor sono dotati di una misurazione dei parametri superiore alla norma, che gli permette di rilevare con maggiore accuratezza eventuali anomalie, già a partire dal momento della loro installazione.
- Monitoraggio e diagnostica avanzata: le superiori capacità di monitoraggio permettono di evolvere la diagnostica. La reportistica è migliorata e la localizzazione dei malfunzionamenti notevolmente più precisa che in passato. Grazie agli smart sensor è possibile mettere a punto strategie di manutenzione preventiva, evitando i fermo macchine e migliorando la redditività delle linee di produzione.
- Elaborazione dati diretta: alla base dell’industria 4.0 c’è un incremento radicale della produzione di dati. Gli smart sensor sono capaci di generare ed elaborare informazioni e svolgere funzioni specifiche, smart tasks, direttamente sull’impianto.
I vantaggi per le PMI nell’utilizzo degli smart sensor
Sensori e industria automatizzata sono ormai la base per qualsiasi PMI voglia rimanere competitiva sul mercato. L’integrazione degli smart sensor fornisce infatti benefici evidenti in ogni singolo processo industriale. Più nel dettaglio, attraverso l’utilizzo di questa tecnologia è possibile:
- Rendere gli stabilimenti più produttivi, abbassando contemporaneamente il costo della manutenzione diretta;
- Perfezionare il tracciamento di ogni asset, a partire dalla materia prima e fino a giungere al prodotto finale;
- Affiancare ai lavoratori umani dei robot collaborativi, i cobot, capaci di svolgere le mansioni più ripetitive e/o pericolose, permettendo una ridistribuzione del personale e migliorando la qualità del lavoro;
- Aumentare la sicurezza dell’ambiente di lavoro grazie a pratiche di monitoraggio costanti e all’interconnessione in rete di tutte le macchine presenti nella fabbrica;
- Miglioramento della sostenibilità dei processi produttivi, conseguentemente al controllo delle emissioni nocive;
- Miniaturizzazione e standardizzazione dei protocolli di comunicazione;
- Semplificazione della configurazione, sia dei singoli dispositivi che dell’intera rete di comunicazione.
I settori tecnologici di industria 4.0 dove vengono applicati i sensori
Alla luce degli evidenti vantaggi apportati all’industria 4.0, i sensori intelligenti stanno trovando applicazione in praticamente qualsiasi ambito. I numeri confermano questa tendenza: gli smart sensor hanno generato un volume di affari di 36,6 miliardi di dollari nel 2020, che è previsto salga fino a 87,6 miliardi di dollari nel 2025.
Gli smart sensor trovano dunque largo impiego in svariati settori industriali, tra i quali ad esempio:
- Telecomunicazioni;
- Settore petrolifero;
- Agricoltura;
- Settore militare;
- Settore meteorologico.
I sensori intelligenti sono peraltro dispositivi molto versatili, data la loro capacità di misurare svariate grandezze, ovvero:
- Temperatura;
- Peso;
- Pressione;
- Viscosità;
- Velocità;
- Velocità di produzione;
- Colore;
- Coppia.
Infine, gli smart sensor stanno contribuendo allo sviluppo di svariati ambiti tecnologici. È il caso dei processi di machine learning o di Big Data Analytics. Questi sono tra l’altro aspetti fondamentali dello sviluppo delle moderne tecnologie di AI, a riprova di quanto ampia sia la portata innovativa dei sensori intelligenti.
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