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Sguardo in retrospettiva agli ultimi 50 anni nel mondo degli azionamenti a velocità variabile (VSD) e ai macchinari che hanno trasformato l’automazione industriale.
L’ultimo mezzo secolo è stato teatro di una rivoluzione tecnologica che, sebbene a volte non sia stata debitamente considerata, ha contraddistinto un periodo nel quale i maggiori progettisti e costruttori di azionamenti, sono stati il riferimento del cambiamento e dell’innovazione nel mondo dell'industria.
Vedremo ora come gli azionamenti sono entrati nella storia dell’automazione industriale e capiremo meglio come tale storia abbia finito per determinare il nostro modo di vivere.
L’efficienza della meccanizzazione rispetto all’uomo da solo è una scoperta vecchia di secoli
I primitivi iniziarono ad affilare le pietre per creare strumenti da taglio oltre 2 milioni di anni fa nella Great Rift Valley nell’Africa orientale. Da allora, ci siamo serviti di utensili e dispositivi sempre più sofisticati per svolgere attività in modo più efficiente e produttivo rispetto a quanto le persone possano fare da sole. La storia moderna dell’automazione industriale, ovvero come abbiamo imparato a utilizzare le macchine al posto delle persone per costruire beni, ha inizio con la rivoluzione industriale nell’Inghilterra del 18° secolo.
Nuove invenzioni quali la giannetta (poteva fare ruotare automaticamente e contemporaneamente più rocchetti di filo di cotone o di lana) e il telaio meccanico (una macchina per la tessitura di stoffe) fecero aumentare notevolmente la velocità e l’efficienza della produzione tessile; poi lo sviluppo del motore a vapore assicurò una nuova fonte di energia che sostituì la forza umana.
Ben presto, le macchine a vapore iniziarono a trasformare l’industria manifatturiera e l’attività produttiva di altri settori. Queste macchine potevano funzionare in modo continuativo e produrre beni a velocità maggiori rispetto al lavoro manuale degli operai. Ciò portò alla produzione di massa di beni in fabbriche, grazie alla quale diminuirono i prezzi e aumentò l’accessibilità per i consumatori.
La produzione automatizzata dettò la tendenza della società moderna
I nuovi processi produttivi automatizzati si diffusero in Europa e negli Stati Uniti nel corso del 19° secolo. Seguì una crescita economica clamorosa e la popolazione aumentò. Con il passaggio dal lavoro agricolo a quello industriale, molte persone si trasferirono dalla campagna alla città, le famiglie numerose si divisero e presero piede nuove idee ed identità. Nel bene e nel male, stava prendendo forma la società moderna.L’automazione fece un ulteriore passo in avanti con l’adozione diffusa della catena di montaggio nella produzione industriale. L’idea di fare muovere un prodotto lungo una catena affinché ogni operaio potesse specializzarsi in una mansione particolare ed eseguirla ripetutamente su un’unità diversa non era certo nuova, ma fu l’introduzione di nastri trasportatori meccanizzati alla fine del 19° secolo a espandere le capacità della catena di montaggio.
Le catene di montaggio consentirono la produzione di massa di beni
Henry Ford iniziò a produrre l’automobile Model T nello stabilimento Ford di Highland Park, nel Michigan, nel 1913 utilizzando una linea di montaggio. Le vetture uscivano dalla linea al ritmo di una ogni 3 minuti e per ciascuna erano richieste solo 1,5 ore di manodopera rispetto alle precedenti 12. La riduzione dei costi fece sì che manufatti complessi quali le autovetture diventassero per la prima volta accessibili ai semplici lavoratori, anche se a causa dei processi rigidi della linea di montaggio la scelta era limitata - Ford disse che i clienti potevano scegliere qualsiasi colore per la loro vettura, purché fosse il nero!La catena di montaggio permise una produzione di massa con ritmi di lavoro nettamente più veloci rispetto ai metodi produttivi tradizionali. Grazie alla catena di montaggio, furono inoltre sviluppate macchine e utensili specializzati in grado di eseguire compiti specifici in sequenza.
Gli azionamenti a velocità variabile hanno aperto la strada alle potenzialità del motore elettrico
L’industrializzazione del 18° e del 19° secolo si è sviluppata grazie all’applicazione dell’energia a vapore, ma i progressi compiuti nel 20° secolo sono dovuti alla potenza più efficiente e controllabile dell’elettricità. Lo scienziato inglese Michael Faraday scoprì il principio della generazione di elettricità con un campo magnetico nel 1813 e il l’inventore serbo-americano Nikola Tesla contribuì in misura determinante allo sviluppo di motori elettrici alla fine del 19° secolo.L’elettricità presentava numerosi vantaggi come fonte di energia; era pulita, efficiente, facilmente trasportabile, potente e poteva essere inserita e disinserita in un attimo, a differenza di un motore endotermico o a vapore. Lo sviluppo dei motori elettrici ha notevolmente incrementato le potenzialità dell’automazione industriale, alimentando macchine più efficienti e controllate di quelle a vapore.
Tuttavia, il potenziale dei motori elettrici nel campo dell’automazione ha iniziato a essere sfruttato appieno solo dopo l’invenzione dei VSD negli anni 1950. Gli azionamenti VSD Variable Speed Drives, cioè azionamenti a velocità variabile, controllano la velocità e la coppia (la forza di torsione disponibile) dei motori elettrici, che consentono il controllo preciso dei movimenti di macchinari e altri sistemi automatizzati, essenziali per i processi complessi e la movimentazione di materiali delicati.
Gli azionamenti rappresentavano quindi l’elemento mancante per l’automatizzazione di processi più sofisticati attraverso il controllo preciso della velocità e coppia dei motori. Inoltre, essi consentono sia un importante risparmio energetico, grazie alla regolazione della velocità dei motori che fornisce il carico richiesto solo quando necessario, sia una maggiore affidabilità del sistema e vita utile dell’apparecchiatura, in virtù della ridotta usura e delle minori rotture dei motori.
Gli azionamenti diventarono più economici, affidabili e potenti
I primi azionamenti erano ingombranti e poco affidabili, ma presto comparvero sul mercato modelli più compatti, economici, affidabili, potenti e intelligenti per soddisfare le crescenti esigenze degli utilizzatori. Fu in questo periodo che venne sviluppato e lanciato il primo azionamento interamente controllato da microprocessore. La potenza, la flessibilità e il controllo dei nuovi azionamenti trasformarono le intrinseche capacità dei motori elettrici nell’automazione industriale. L’utilizzo di azionamenti è oggi molto diffuso e quasi ogni compito, per quanto complicato, può essere automatizzato.Gli azionamenti moderni dispongono di capacità avanzate di calcolo e comunicazione, che ne permettono la piena integrazione in sistemi di produzione autonomi complessi tramite l’intelligenza artificiale (IA). Gli algoritmi IA sono utilizzati per analizzare dati, tracciare previsioni e decidere azioni in tempo reale, permettendo alle macchine di lavorare in modo più indipendente e di adattarsi più facilmente al variare delle condizioni. Ciò consente di ottimizzare i processi produttivi, di migliorare il controllo della qualità e di ridurre i costi. Il ruolo della IA nella produzione industriale sta diventando sempre più importante e ha portato l’automazione a un nuovo livello. Molti esperti ritengono infatti che in futuro le macchine IA possano realmente sfuggire al controllo umano e cercare di prendere il nostro posto!
Un altro importante passo avanti negli anni 1960 fu l’introduzione dei robot nel settore manifatturiero. Oggi, i robot sono in grado di svolgere compiti con altissima precisione e velocità e costituiscono una parte importante di molti processi automatizzati. Possono funzionare in modo continuativo, aumentando l’efficienza e la produttività, e si rivelano particolarmente utili in situazioni pericolose per le persone. I proprietari di robot aspirapolvere domestici sanno bene che possono anche essere di aiuto per svolgere lavori monotoni e ripetitivi!
L’automazione ha influenzato ogni aspetto della nostra società
Cosa riserva il futuro per l’automazione industriale? L’espressione Internet of Things (IoT) descrive una rete di dispositivi intelligenti, provvisti di sensori e di capacità di elaborazione, in grado di comunicare fra di loro. L’integrazione dell’IA e della rete IoT nell’automazione industriale farà sì che i sistemi di produzione potranno rilevare, analizzare e prendere decisioni per essi stessi, con gli azionamenti deputati a fornire il collegamento fondamentale fra il cervello digitale e la forza muscolare del motore elettrico.
In 250 anni, partendo dalla giannetta all’inizio della rivoluzione industriale, possiamo dire di avere percorso davvero moltissima strada. Il potenziale e la portata dell’automazione industriale hanno influenzato ogni aspetto della nostra società e continueranno a farlo. Le macchine sono ora in grado di eseguire quasi tutto ciò che l’uomo fa, ma sta solo a noi decidere se utilizzare tale potenziale per rendere la vita migliore o peggiore per noi stessi e per il resto del pianeta.
