“Sistemi idraulici intelligenti”.

Marginal Column
Prof. Dr. Ludger Frerichs

Prof. Dr. Ludger Frerichs
Da gennaio 2012 dirige l’Istituto per le Macchine Mobili e i Veicoli commerciali del Politecnico di Braunschweig. Frerichs ha studiato Ingegneria Meccanica nelle Università di Osnabrück e Braunschweig e ha conseguito il dottorato presso l’Università di Stuttgart-Hohenheim. Fin dal 1990, ha ricoperto ruoli dirigenziali presso vari rinomati costruttori, nello sviluppo di tecnologie agrarie e veicoli per trasporti interni. Da diversi anni, tramite VDI (Associazione Tedesca degli Ingegneri) e VDMA (Associazione Tedesca Industrie Meccaniche), opera per promuovere la ricerca e la collaborazione fra Istituti Superiori e mondo dell’industria.

Copyright Photo: Prof. Dr. Ludger Frerichs

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Novembre 2016

 

Le macchine operatrici mobili accompagnano il Prof. Ludger Frerichs dagli albori della sua professione. Il prossimo balzo di produttività, per il Direttore del Politecnico di Braunschweig, avverrà con l'integrazione dell'intero processo.

Professor Frerichs, non trova ormai un po’ stucchevole la discussione su come rendere più efficienti le macchine operatrici mobili?

Assolutamente no: oggi come allora è un compito avvincente, in qualsiasi ambito di ricerca; soprattutto se ci si pone la questione decisiva, ossia come utilizzare questa maggiore efficienza nell’intero sistema. In passato, ci siamo concentrati con grande energia sull’incremento delle prestazioni, puntando all’aumento della produttività nell’ottica del Cliente; adesso, a mio avviso, lo spirito dei tempi guarda sempre più al secondo aspetto: come ridurre al minimo le risorse per ottenere le stesse prestazioni. In altri termini, come risparmiare risorse e, quindi, anche ridurre le emissioni di gas serra.

Per quale ragione Lei è favorevole a questa nuova tendenza?

Perché tutti, nella nostra società, stiamo iniziando a percepire la concretezza dei cambiamenti climatici; perché la necessità di adottare misure efficaci si fa sempre più chiara. Per l’argomento di cui non ci occupiamo, le macchine operatrici mobili, significa poter fare entrambe le cose: a livello contingente, offrire soluzioni adeguate, ad esempio per rendere più produttivo il settore agricolo; a livello di risultati, ridurre l’impiego di risorse. Spesso, tuttavia, ciò comporta un conflitto di obiettivi, che si può risolvere solo guardando all’intero sistema produttivo. Dobbiamo, quindi, orientarci molto più nettamente sull’applicazione del Cliente. Per inciso, all’operatore occorre anche un supporto intelligente, per impiegare al meglio la sua macchina, in tutte le sue potenzialità.

Quale ruolo giocherà l’idraulica, in tale contesto?

L’idraulica manterrà la sua importanza, soprattutto nelle macchine operatrici mobili; dovremo, però, farla evolvere in sistema applicativo. A tale scopo, unità oleodinamiche e valvole idrauliche dovranno essere ancora più intelligenti e precise di oggi: intelligenti, per comunicare costantemente le informazioni a tutti coloro che partecipano al sistema e, quindi, per ottimizzarsi ed ottimizzare il sistema stesso in pochi attimi; precise, nell’ambito componenti, per contenere al massimo le perdite e affinché l’operatore percepisca come “in tempo reale” le operazioni svolte. Da tutto ciò otterremo anche impianti idraulici intelligenti, che genereranno informazioni assolutamente cruciali per l’intero sistema dell’applicazione. I fornitori di idraulica dovranno inoltre valutare attentamente, assieme agli OEM, soluzioni ibride ed interdisciplinari, che uniscano il meglio da tutti gli ambiti.

Tutto ciò fa pensare ad una coesistenza dei sistemi.

Proprio così. Idraulica, elettrotecnica e meccanica: ciascuna tecnologia può trovare il suo posto nel sistema e, laddove necessario, esprimere i suoi punti di forza in soluzioni ibride.

Come trovare, quindi, il giusto equilibrio fra i diversi sistemi?

Occorre che ricercatori e progettisti non guardino più al singolo componente, ma considerino l’intero sistema, nell’ottica dell’applicazione. Il che, necessariamente, richiede grande apertura e una collaborazione molto stretta fra tutti gli attori in causa. Occorre, inoltre, considerare le varie tecnologie in modo realistico e non ideologico: né fossilizzandosi sul già visto, né guardando solo all’ultima novità. Ci occorre molta più cultura dell’informazione e della comunicazione.

Sempre in quest’ottica, nell’ambito delle macchine operatrici si guarda con interesse alla trasmissione elettrica: per quale ragione si discute meno di quest’argomento?

Perché ora, dopo i primi entusiasmi, si è tornati al realismo e gli ingegneri stanno lavorando agli aspetti concreti, per stabilire quali siano gli ambiti più indicati per una possibile trasmissione elettrica. E tale questione si pone tanto per la singola funzionalità, quanto per l’intera macchina. Personalmente, sono molto fiducioso al riguardo: in tutti gli ambiti, dalle macchine elettriche all’elettronica di potenza, dagli accumulatori alle tecnologie di carica, è in corso un grande lavoro di sviluppo, con importanti investimenti economici. Attualmente, la spinta maggiore viene dall’industria automotive: in altri termini, stanno nascendo componenti che, in base alla nostra esperienza, potremo utilizzare soltanto in pochi casi direttamente nelle macchine operatrici mobili, ma le tecnologie nel loro insieme vedranno una notevole evoluzione. E da tutto questo possono derivare prodotti interessanti anche per noi. Riguardo alle concezioni a trasmissione elettrica, fra i veicoli per trasporti interni possiamo già vedere chiaramente gli sviluppi futuri: nei carrelli elevatori a contrappeso, il mercato va spostandosi dal motore a combustione verso i modelli elettrici a batteria. Soprattutto dove i carrelli elevatori vengono parzialmente impiegati “indoor”, il cambiamento è significativo; anche fra le macchine edili ed agricole va delineandosi un trend simile. Ritengo che in un futuro più o meno lontano, qualsiasi macchina che debba operare anche in ambienti chiusi sarà dotata di trasmissione elettrica.

All’insegna del “sistema intelligente”, siamo davvero già arrivati alle macchine edili e agricole 4.0?

Sostanzialmente sì, ma non solo. Personalmente, preferisco l’espressione “Cyber-Physical System”, che meglio esprime una visione di sistema globale. Grazie alle moderne tecnologie di comunicazione, possiamo consentire uno scambio di dati in tempo reale; l’intelligenza, tuttavia, non deriva dall’integrazione, ma soltanto dal passo successivo: ossia, dall’impiego intelligente delle informazioni nel sistema. L’automazione, che considero parallela a tutto questo, porta a sua volta soluzioni e possibilità di utilizzo intelligenti, in base al livello di configurazione. Non dobbiamo inoltre sottovalutare l’evoluzione dei sistemi meccanici o idraulici: spesso, non sono meno “smart”, per usare un altro anglicismo un po’ meno sonante.

L’aggettivo “smart” non renderà l’operatore sempre più marginale?

No, questo sarebbe davvero letale. Ciò, tuttavia, dipenderà anche da quanto spingeremo l’automazione nelle varie applicazioni di macchina. In linea di massima, il responsabile in loco deve mantenere il potere decisionale: non dobbiamo permetterci di “scavalcarlo”. Tornando al tema precedente, ossia come utilizzare la maggiore efficienza una volta ottenuta, posso fare un chiaro esempio: quando nel cielo si avvicina un temporale, l’operatore a bordo macchina, oppure il responsabile operativo, devono poter disattivare la modalità “Eco”, per mettere al sicuro il raccolto con la massima tempestività, prima che cada la prima goccia di pioggia. Oppure, al venerdì pomeriggio, poco prima del fine settimana, chi guida un carrello elevatore ha tutto il diritto di scaricare gli ultimi due autocarri sulla rampa non in surmoltiplica, ma sfruttando appieno le performance del suo mezzo. In tale caso, la semplicità d’uso di una concezione “smart” contribuisce all’efficienza della macchina.

Ora che le macchine operatrici mobili vengono esportate in tutto il mondo, come ci si deve comportare?

Occorre grande disciplina progettuale, per definire concezioni ragionate; inoltre, dire un chiaro “No” all’over-engineering. Ciò che ci occorre, nelle varie regioni, sono soluzioni che rispondano alle aspettative e agli obiettivi della Clientela; potremmo aggiungere ancora qualcosa, quel “more than expected” che giova sempre al marchio, ma niente di più. La modularità è un elemento importante del principio “Design to Region”; così, inoltre, teniamo sotto controllo anche i costi.

In ambito mondiale, i costruttori di macchine agricole vengono considerati trendsetter. Può spiegarci le ragioni?

Le ragioni sono almeno tre. Da uno sguardo ai bilanci, si nota come i costruttori di macchine agricole investano più di altri settori in ricerca e sviluppo: ad esempio, mediamente ben oltre i settori dell’intralogistica o delle macchine edili. Spesso, inoltre, i costruttori di macchine agricole hanno Clienti che sono operatori e gestori al tempo stesso: poiché l’agricoltore, o il contoterzista, siede personalmente ai comandi della macchina, non la vede soltanto con un occhio razionale, ma sente anche un legame emotivo.

Macchine operatrici mobili: l’elettronica per una maggiore efficienza.

Maggiori performance per le macchine operatrici mobili