Mese: Luglio 2021

Per chi opera nel service post-vendita industriale con le tradizionali competenze in meccanica, elettrotecnica, elettromeccanica, meccatronica è ben consapevole che ci sono ulteriori e molteplici difficoltà nell’eseguire messe in servizio (commissioning-startup), attività di service in remoto-campo e manutenzioni su beni strumentali industriali (componenti, attrezzature, sistemi, equipaggiamenti, macchinari, skids-packages d’impianto) dotati di un crescente numero di elementi “software-intensive”.

Ecco alcune delle principali identificate negli anni:

I sistemi software-intensive sono (ovviamente) intrinsicamente più complessi rispetto ai sistemi elettromeccanici (si tende a parlare di “systems of systems” solo nel comparto difesa, aerospazio, ma ne beneficierebbe ampiamente anche il comparto dei beni strumentali industriali). Questo implica che i tecnici di field service (i lavoratori trasfertisti che operano in campo e cantiere sulla base d’installato degli OEMs ed end-user) devono possedere competenze digitali specifiche (oltre a quelle meccaniche-elettriche-elettromeccaniche-meccatroniche) per comprendere anche il funzionamento del software, diagnosticare i problemi e apportare modifiche (attività prevalente nelle personalizzazioni integrazioni in campo durante le messe in servizio) o aggiornamenti. Ciò richiede una conoscenza della programmazione e dei linguaggi di sviluppo utilizzati (in particolare per modificare codice scritto da altri, il che complica ulteriormente il processo).

Competenze rare visto che buona parte del personale di field detiene skills di programmazione PLC in solo linguaggio ladder e quasi mai abilità con linguaggi ad alto livello o ad oggetti (mentre gli sviluppatori interni d’ufficio tecnico che hanno le competenze non sempre sono disponibili o hanno conseguito le necessarie idoneità professionali per recarsi “in sicurezza” sul campo, cantiere, offshore magari in zone disagiate o a rischio).

L’integrazione tra il software e l’hardware interno alla quadristica di comando-controllo del proprio equipaggiamento-macchinario può essere a volte problematica soprattutto nei progetti ad alta customizzazione (tipici per gli OEMs costruttori di macchine-linee automatiche manifatturiere), One-of-a-Kind, Engineer-to-Order (oltre all’integrazione con gli altri sistemi software-intensive del cliente o di altri fornitori OEMs, che non può essere quasi mai integralmente testata nei collaudi in fabbrica FAT).

Quando si effettua la manutenzione o si sostituiscono i componenti è pertanto necessario assicurarsi che siano compatibili con il software esistente, verificando prima di inviare un eventuale ricambio in sito che sia già stato caricato il firmware/software/file di configurazione corretto. Questo può richiedere l’accesso a specifiche versioni del software o a componenti particolari, il che può complicare il processo di manutenzione (il problema delle revisioni codice, schemi elettrici non tracciate può scoperchiare veri e propri vasi di pandora in molte organizzazioni abituate tradizionalmente a gestire ricambistica essenzialmente elettrica/meccanica).

I sistemi software-intensive sono soggetti a bug e vulnerabilità (oltre a cicliche ri-scalature digitali per il degrado nel tempo di sensoristica-strumentazione analogica) che potrebbero influire sul funzionamento del macchinario. Un bug nel software non individuato durante il commissioning potrebbe causare “sporadicamente” malfunzionamenti o errori nel funzionamento del macchinario stesso (se non addirittura guasti anche gravi o pericolosi sulla componentistica meccanica e di potenza).

Allo stesso modo, le vulnerabilità nella sicurezza del software potrebbero consentire l’accesso non autorizzato o il controllo remoto del macchinario da parte di terze parti. Pertanto, è necessario effettuare aggiornamenti regolari del software e implementare misure di sicurezza per proteggere il sistema (attività tradizionalmente evitate dai manutentori per paura di innescare fermi macchina non rapidamente/autonomamente ripristinabili).

Anche se purtroppo capita di rado, i tecnici che supportano il post-vendita di macchinari software-intensive devono essere adeguatamente e continuamente formati per comprendere il funzionamento dei vari sistemi e risolvere eventuali problemi. Ciò richiede tempo e risorse dell’ingegneria per fornire la formazione necessaria, che può essere più complessa rispetto alla formazione richiesta per i sistemi elettromeccanici tradizionali (quando un tecnico non opera su commessa viene spesato su centro di costo interno, e questo erode i margini di business unit, fenomeno che non sempre piace alle direzioni con un forte orientamento alla sola performance finanziaria).

Inoltre, a causa della rapida evoluzione della tecnologia, è necessario mantenere costantemente aggiornate le competenze del personale anche e soprattutto lato utilizzo strumenti di configurazione digitale, sviluppo software. Tools digitali che possono anche essere decine e decine (in passato gli OEMs si appoggiavano ad un solo principale fornitore per l’automazione-controllo-supervisione con un limitato numero di ambienti di sviluppo-configurazione, mentre oggi i fornitori possono essere molto più numerosi).

Aggiungiamo un elemento da non trascurare anche per l’end-user ed il suo team di manutenzione interno. Per eseguire la manutenzione del sistema software-intensive del fornitore, potrebbe essere necessario accedere al codice sorgente o alla documentazione specifica dell’architettura di sistema (questo è fonte di numerose dispute contrattuali post-vendita). Tuttavia, alcuni OEMs e/o produttori di applicativi software potrebbero limitare l’accesso a queste risorse per motivi di proprietà intellettuale o di sicurezza. Questo può rendere più difficile per i tecnici del cliente finale eseguire determinate attività di manutenzione o risolvere problemi complessi (diventando così sempre più dipendente dal post-vendita del fornitore).

Industria 4.0 e dipendenza dalla connettività: Nei macchinari software intensive, la connettività di rete può essere un ulteriore fattore critico per il loro funzionamento. La mancanza di connessione o problemi di rete (o quelli più insidiosi di “run-time macchina” derivante dalla latenza nell’interscambio-transcodifica dati) possono influire sulle capacità del macchinario o rendere difficile la diagnostica locale, remota e la risoluzione dei problemi. Ciò significa che il personale di field deve essere in grado di affrontare anche problemi di connettività e reti informatiche. E qui si entra nel mondo dell’OT (Operational Technology) dove la complessità delle configurazioni lato networking/modello OSI possono crescere a tal punto da mettere in difficoltà anche un tradizionale esperto di networking IT (senza dimenticare i sempre più numerosi rischi introdotti lato sicurezza informatica “industrial-cybersecurity”, derivanti da settaggi-configurazioni effettuate da personale non sufficientemente esperto in ICT).

Anche le schede elettroniche (non solo la componentistica di potenza… vedi misure di corrente, tensione, termiche, etc) vanno manutenute, a maggior ragione con la crescente difficoltà negli approvvigionamenti dei micro chips. Servono pertanto appositi piani di manutenzione e test della micro componentistica discreta analogica (esistono validi testi sull’affidabilità, manutenzione, riparazione della componentistica elettronica e numerosi articoli tecnici), che vadano oltre alla pulitura-soffiatura con aria compressa delle schede o delle misure sui condensatori di potenza, ma che tengano anche conto (oltre al normale degrado dei componenti) degli ambienti a volte aggressivi lato atmosfera chimica. In tali situazioni (marine-offshore, raffinerie, cementerie-ceramiche, etc.) si può dannegiare irrimediabilemente l’elettronica o peggio innescare sul macchinario comportamenti imprevisti e di difficile diagnostica-individuazione (che il più delle volte non lasciano altra alternativa che sostituire ciecamente rack interi di controllo senza aver individuato le precise cause del guasto, causa urgenza/fretta di ripartire con la produzione).

In sintesi, le principali e supplementari difficoltà nella messa in servizio, service e manutenzione dei macchinari dotati di sistemi altamente software-intensive risiedono nella complessità del software, nei problemi di compatibilità, integrazione, nei rischi di bug e vulnerabilità, nella formazione del personale, nell’accesso al codice sorgente, alla documentazione, e nella dipendenza dalla connettività di rete (oltre che dall’affidabilità delle schede elettroniche/embedded).

Affrontare queste sfide richiede nuove competenze specialistiche (non solo lato team ingegneria, ma anche per i ruoli di project & service managers, commissioning professionals/managers e tecnici di field service), accesso alle risorse appropriate e un’adeguata-continua formazione del personale, ma anche un cambio di paradigma nelle fasi di collaudo interno, ispezione ed accettazione in fabbrica (FAT) che coinvolga più un approccio a V-model (ben noto a chi adotta pratiche di systems engineering) volto all’analisi-funzionalità del software e non solo della qualità delle misure elettriche, prestazioni meccaniche. Per non parlare della serviceability dei componenti, sistemi, equipaggiamenti, macchinari (ma questo è tema di un altro articolo).

P.S. chi è un tecnico d’automazione trasfertista dotato di una buona formazione-competenza anche lato ICT/OT può essere un prezioso aiuto in campo per aiutare le aziende (anche se stranamente il mercato nazionale dei macchinari industriali continua a preferire, lato assunzioni, i tecnici d’automazione di field service più con skills lato montaggi meccanici e cablaggi elettrici…) ad affrontare tali sfide in particolare lato operazioni di service management (field/post-vendita) per avanzati e complessi beni strumentali industriali “software-intensive”, applicazioni (greenfield/brownfield) d’automazione industriale (discreta-meccatronica-elettronica-conversione di potenza) basate sull’uso di azionamenti-motori elettrici, attuatori ed emergenti tecnologie Industria 4.0.

L’Industria 4.0 è un settore in costante evoluzione, spinto dall’adozione sempre più diffusa di beni strumentali/sistemi “software-intensive”. Questi macchinari, equipaggiamenti, sistemi altamente digitalizzati giocano un ruolo cruciale nel migliorare l’efficienza, la precisione e la flessibilità delle operazioni industriali. Tuttavia, è fondamentale garantire che tali tecnologie siano altamente “serviceable”, ovvero facilmente manutenibili e gestibili nel corso del loro ciclo di vita sia dal personale di field service interno che dai manutentori dell’end-user. In questo articolo, esaminerò sinteticamente i vantaggi della serviceability per i beni strumentali/sistemi d’automazione industriale software-intensive e come essa possa contribuire a ottimizzare le operazioni industriali.

Da anni gli OEMs hanno industrializzato e modularizzato (per esigenze produttive e di competitività) i sottoassiemi dei loro prodotti soprattutto lato meccanico ed elettrico, ma chi ha lavorato principalmente lato sistemi (hardware elettronico, embedded, COTS, OT) non sempre ha potuto operare con facilità ed agio in particolare nella ricerca dei malfunzionamenti e guasti. Anzi le attività si sono complicate di anno in anno con il proliferare di numerose nuove tecnologie digitali di un numero crescente di produttori diversi, che hanno ulteriormente frammentato, appesantito e complicato (oltre che reso meno robuste ed affidabili) le architetture di supervisione, automazione e controllo creando cascate di “sistemi di sistemi” sempre più nidificati ed interconnessi tra loro a volte anche in modalità “Spaghetti” (in passato negli inizi anni 90 un tecnico service partiva in missione con un laptop contenente un paio di tools di configurazioni ed un’unica IDE di programmazione PLC, oggi parte con decine e decine di strumenti software, molti in release multiple per poter operare con “backward compatibility” su dispositivi solo di qualche anno più vecchi e magari già in phase-out).

Perchè serve introdurre la serviceability anche lato sistemi software-intensive ?

Riduzione dei tempi di fermo

Una delle principali sfide nell’ambito dell’automazione industriale è minimizzare i tempi di fermo delle apparecchiature e dei processi. La serviceability è essenziale per affrontare questa sfida, consentendo la rapida identificazione e risoluzione di guasti o malfunzionamenti nei sistemi software-intensive. La capacità di diagnosticare e risolvere problemi in tempo reale riduce drasticamente i costi legati ai tempi di inattività non pianificati, migliorando l’efficienza complessiva dell’impianto.

Agilità nella ricerca guasti, aggiornamento e nell’espansione

L’ambiente industriale è in costante evoluzione. La serviceability è fondamentale per consentire agli impianti di rimanere allineati con i cambiamenti tecnologici (senza però ciclicamente mandare i dispositivi in phase-out solo dopo pochi anni da la loro introduzione sul mercato) e le nuove esigenze del settore. I sistemi software-intensive serviceable possono essere facilmente aggiornati o espansi per incorporare nuove funzionalità o adottare nuove tecnologie. Ma soprattutto devono aiutare nell’individuazione di un eventuale malfunzionamento o guasto senza obbligare il tecnico di field a sostituire “ciecamente”, come spesso capita, interi rack elettronici a causa dell’impossibilità di discrimanare quale singola scheda (sottosistema) stia generando il problema (con conseguenti pasticci anche gestionali lato documenti di trasporto e giacenze-contabilizzazioni magazzino interno per la caotica e spesso urgente-non formale consegna [DDT manuali] dei nuovi ricambi e reso [causali errate e mancanza di firme-timbro cliente nei DDT] delle parti sostituite).

Questa agilità è essenziale per rimanere competitivi e adeguati alle nuove sfide.

Maggiore efficienza operativa

Un sistema d’automazione industriale software-intensive che è serviceable è in grado di garantire un funzionamento più efficiente. La capacità di monitorare costantemente lo stato del sistema e di apportare modifiche o correzioni in tempo reale (senza fermare le linee di produzione anche per gli interventi diagnostici più banali) consente di massimizzare la produzione e ridurre i costi operativi. Inoltre, la serviceability permette di identificare e ridurre gli sprechi, migliorando la sostenibilità delle operazioni industriali.

Maggiore sicurezza

La sicurezza è una priorità fondamentale nell’ambito dell’automazione industriale. I sistemi serviceable offrono una maggiore visibilità sulle vulnerabilità e consentono di applicare rapidamente correzioni e patch di sicurezza. In questo modo, si riducono i rischi di violazioni dei dati o di incidenti industriali dovuti a malfunzionamenti dei sistemi.

Riduzione dei costi operativi

Una serviceability ben progettata può portare a una riduzione significativa dei costi operativi. La capacità di risolvere i problemi in modo tempestivo, ridurre i tempi di fermo non pianificati e ottimizzare i processi riduce i costi di manodopera e aumenta la produttività complessiva. Inoltre, la manutenzione preventiva riduce i costi legati alla sostituzione di componenti danneggiati.

Ma non basta operare solo lato architteture di sistema serve anche coinvolgere, preparare, formare, aggiornare i tecnici di field service.

I tecnici di field service svolgono un ruolo chiave nell’assicurare la serviceability dei sistemi d’automazione industriale software-intensive. La loro esperienza sul campo offre una prospettiva preziosa su come questi sistemi possono essere resi più manutenibili e migliorati nel corso del tempo. Ecco alcune considerazioni importanti dal loro punto di vista:

Formazione e Supporto Adeguato: I tecnici di field service richiedono una formazione completa e l’accesso a risorse di supporto affidabili (oltre che del continuo aiuto dei loro project & service manager, che devono avere il tempo di seguire anche le problematiche tecniche-esecutive degli interventi in campo e non solo le parti burocratiche, logistiche e finanziarie dei contratti service). Questo include manuali e method-statements dettagliati, procedure di risoluzione dei problemi e l’accesso (H24) a un team su turni di supporto tecnico dalla casa madre in grado di fornire assistenza in tempo reale. Un organizzazione di supporto ben strutturata contribuisce in modo significativo alla serviceability dei sistemi.

Strumenti di Diagnostica Avanzati: Per risolvere i problemi in modo efficace, i tecnici di field service necessitano di strumenti di diagnostica avanzati (esempio banale: strumenti di diagnostica per Fieldbus..). Questi strumenti consentono loro di identificare rapidamente il problema, riducendo i tempi di fermo e i costi associati.

Aggiornamenti e Patch Semplificati: I tecnici di field service sono spesso responsabili di applicare aggiornamenti e patch ai sistemi in loco. La semplificazione di questo processo è essenziale. I sistemi che consentono agli aggiornamenti di essere applicati senza richiedere una conoscenza tecnica profonda sono estremamente apprezzati (e che permettano inoltre un facile roll-back nel caso l’aggiornamento non vada a buon fine).

Supporto Remoto: La capacità di ricevere supporto remoto da esperti dell’ingegneria di prodotto è un vantaggio significativo per i tecnici di field service. Questo consente loro di affrontare i problemi in tempo reale con più sicurezza e competenza, riducendo al minimo i tempi di fermo. Gli strumenti di controllo remoto (telepresenza/teleassistenza) e l’accesso ai dati in tempo reale sono inestimabili.

Componenti Sostituibili Rapidamente: La serviceability implica la facilità con cui i componenti possono essere sostituiti in loco (oltre alla possibilità di accedere agevolmente a punti di misura per eventuali diagnostiche con oscilloscopio e/o altra stumentazione elettrica/elettronica da campo).

Documentazione Chiara ed Utile: I manuali e la documentazione associati ai sistemi d’automazione industriale dovrebbero essere chiari e dettagliati (non solo una raccolta di disclaimers lato direttiva macchine, utili solo per un ufficio legale). Questa documentazione è uno strumento essenziale per i tecnici di field service e contribuisce in modo significativo alla serviceability.

Feedback dei Tecnici: La voce dei tecnici di field service è preziosa per migliorare la serviceability dei sistemi. Il feedback diretto da chi lavora quotidianamente con i sistemi in loco può portare a miglioramenti significativi (evitiamo le crescenti frizioni tra reparti service post-vendita, ingegneria e commerciale, come sempre più accade).

In conclusione, il punto di vista dei tecnici di field service è fondamentale per comprendere come rendere i sistemi d’automazione industriale software-intensive più serviceable. L’attenzione alle loro esigenze e alle sfide che affrontano quotidianamente può contribuire a sviluppare sistemi più affidabili, facili da mantenere e in grado di ottimizzare le operazioni industriali. La collaborazione tra i progettisti professionisti dell’automazione industriale e i tecnici di field service (e aggiungiamo anche dei manutentori degli end-user) è essenziale per il corretto funzionamento nel tempo di questi sistemi.