Cervelli d'acciaio

19 febbraio 2024

Grazie alle moderne tecnologie dei sensori, alla connettività cloud e all'analisi avanzata, GEA sta rendendo le sue macchine sempre più intelligenti. I risultati dimostrano la capacità dell'IA di migliorare le prestazioni e la sostenibilità dei processi produttivi.

Mentre il rapido progresso della digitalizzazione ha effettivamente reso obsoleto qualche hardware del "vecchio mondo" (si pensi ai telefoni fissi e ai lettori DVD), le macchine che costituiscono la spina dorsale degli impianti e dei processi industriali di tutto il mondo sono più attive e fondamentali che mai. Dalla produzione alimentare al trattamento delle acque reflue, separatori, omogeneizzatori, spray dryer, affettatrici, forni, refrigeratori, confezionatrici e pompe di calore - tra i tanti - sono chiamati a produrre sempre di più, consumando meno energia e generando meno rifiuti. Per soddisfare le esigenze odierne, gli operatori degli impianti devono far funzionare le loro macchine a livelli di produttività ed efficienza senza precedenti. Si tratta di una vera e propria sfida ma c'è di cui consolarsi: queste macchine stanno diventando più intelligenti.

L'evoluzione dell'intelligenza delle macchine GEA è iniziata decenni fa. In principio, si trattava di una tecnologia di sensori rudimentali che fornivano dati isolati su temperatura, pressione o portata. Oggi i sensori sono molto più sofisticati e diffusi. Grazie all'espansione dell'Industrial Internet of Things (IIoT), insieme a macchine e processi ad alta intensità di dati, i costruttori di macchine come GEA hanno ora un enorme potenziale per sfruttare l'IA e sviluppare nuove soluzioni digitali per le loro macchine.

GEA utilizza l'IA per aumentare il livello di intelligenza della tecnologia dei sensori, dei dati e delle analisi esistenti. Una generazione emergente di macchine GEA è già in grado effettuare regolazioni in tempo reale basate sulla conoscenza dettagliata del progetto di processo e sulla comprensione dell'attività di ciascun cliente. Questo apre le porte a sistemi automatizzati in grado di autoregolarsi, consentendo sempre la massima produttività. In breve: l'intelligenza artificiale consente ai clienti GEA di ottenere il massimo dalle loro macchine e di affrontare le sfide senza precedenti di oggi, che si tratti della scarsità di personale qualificato, di un mercato ipercompetitivo o di normative climatiche e ambientali più severe. Contemporaneamente, GEA sta studiando attentamente soluzioni di IA generativa per aumentare la produttività della propria forza lavoro, al fine di incrementare l'efficienza, promuovere l'innovazione e supportare il processo decisionale basato sui dati in una serie di attività, da ricerca e sviluppo fino a vendita e assistenza.

Le macchine GEA diventano più intelligenti

L'aumento dell'efficienza e delle prestazioni ambientali delle macchine GEA è al centro della strategia climatica dell'azienda che non sta perdendo tempo a sfruttare l'intelligenza artificiale per renderle più intelligenti e sostenibili. Le soluzioni GEA OptiPartner sono progettate per massimizzare la produttività, offrendo ai clienti un pacchetto "full service" di ottimizzazione e manutenzione dei processi. Il software intelligente e l'automazione lavorano insieme per regolare i processi in tempo reale, riducendo al contempo la necessità di interventi manuali. Come un pilota automatico, GEA OptiPartner riduce le variazioni, in modo che le macchine raggiungano il loro rendimento massimo, offrendo agli operatori una visibilità completa durante tutto il processo e più tempo per concentrarsi su altre attività.

Applicato allo spray drying - un processo utilizzato, tra l'altro, per creare latte in polvere dal latte liquido - GEA OptiPartner sta consentendo guadagni di efficienza energetica pari in media all'8%. Data la natura ad alta intensità energetica dello spray drying, ciò si traduce in un significativo risparmio di energia, equivalente al consumo annuale di 200 famiglie tedesche. Le soluzioni GEA OptiPartner sono inoltre certificate a norma ISO e recano l'etichetta Add Better di GEA, che ne indica la convalida da parte del TÜV Rheinland.

"GEA OptiPartner è un esempio dell'evoluzione verso l'ottimizzazione dei processi come servizio, che sfrutta la nostra vasta conoscenza della progettazione dei processi e la comprensione delle attività operative di ciascun cliente", afferma il Dr. Hassan Yazdi, Director, Program Management Digital Solutions, di GEA. "GEA diventa un vero e proprio partner nel processo di produzione: identifica gli aspetti da migliorare, riduce i tempi di fermo non programmati e opera come parte integrante del team di ottimizzazione del processo".

Attualmente impiegato nel trattamento delle acque reflue, GEA Intellicant rappresenta la svolta di GEA nella digitalizzazione dei decanter - una soluzione digitale basata su cloud e sull'intelligenza artificiale, disponibile già oggi per i clienti. Il sistema è costituito da un pacchetto di sensori e da un software GEA noto come Virtual Machine Operator (VMO). Il pacchetto di sensori monitora in tempo reale tre parametri critici del processo: la concentrazione di solidi nelle acque reflue in ingresso, la torbidità del liquido di separazione (acqua di scarto) e la sostanza secca del fango disidratato (cake). Questi "organi sensoriali" trasmettono i dati al software del VMO - il "cervello" - che reagisce automaticamente e in modo intelligente ai dati in arrivo.

Poiché la composizione dei liquami in entrata nel decanter cambia di continuo, il decanter deve essere costantemente regolato per ottenere prestazioni ottimali. "GEA Intellicant risolve un problema importante per gli impianti di acque reflue, consentendo un funzionamento costante e ottimale dei decanter in condizioni variabili, cosa che sarebbe quasi impossibile con una gestione manuale", spiega Christian Schramm, ingegnere meccanico di formazione e oggi Product Manager Commercial for Digital Products di GEA.

GEA Intellicant sta già contribuendo a migliorare l'efficienza di disidratazione dei fanghi di impianti di acque reflue in Germania e Danimarca per ridurre al minimo gli scarti e migliorare la convenienza economica. "Con GEA Intellicant, un impianto di trattamento delle acque municipale (che serve una popolazione equivalente di 125.000 abitanti) può ridurre la quantità di liquami di circa 400 tonnellate all'anno. Questo non solo è positivo per l'ambiente, ma riduce anche i costi di smaltimento fino a 60.000 euro all'anno", spiega Schramm.

La soluzione GEA InsightPartner Brewery è un altro esempio di IA che permette reattività e flessibilità in tempo reale. Nella produzione di birra, GEA InsightPartner integra elementi di IA predittiva nella sua soluzione di monitoraggio in tempo reale, fornendo agli operatori suggerimenti di ottimizzazione.

Anziché attendere la fine di un ciclo prima di regolare quello successivo, il sistema consente agli operatori di migliorare i processi nel corso della produzione, ad esempio ottimizzando il recupero di energia durante l'ebollizione del mosto o correggendo squilibri nel sistema di accumulo dell'energia. "Anche in questo caso, la reattività offerta dall'IA crea i presupposti per un importante cambiamento di approccio: abbandonare il concetto di 'ricetta' a favore di una produzione di birra a condizioni flessibili", afferma il Dr. Mark Schneeberger, Senior Director Product Development, Design & Research di GEA.

GEA InsightPartner Brewery consente ai produttori di birra di comprendere la causalità e le correlazioni tra i dati grazie ad analisi avanzate e a un dashboard intuitivo. Oltre ai dati standard della sala di cottura, il software analizza anche indicatori di performance della sostenibilità basati sul consumo di energia e sul recupero di calore nel ciclo di processo. Finora gli utenti hanno registrato aumenti di produttività compresi tra il cinque e l'otto per cento.

In collaborazione con il partner CattleEye, un'azienda agricola con sede nell'Irlanda del Nord, GEA offre una soluzione basata sull'intelligenza artificiale per individuare e trattare rapidamente le zoppie bovine. CattleEye consiste in una telecamera installata sopra l'uscita guidata di un sistema di mungitura che riprende e registra ogni capo mentre lascia la sala di mungitura. Il software associato analizza i modelli di movimento degli animali, valuta le anomalie e applica un punteggio di mobilità a ciascun capo del sistema. Tramite l'app, gli allevatori possono identificare rapidamente le vacche malate o zoppe che potrebbero aver bisogno di cure.

"Le malattie degli zoccoli e la zoppia associata sono la terza causa più comune di morte delle vacche da latte e quindi un importante fattore di rischio per le aziende agricole nel loro complesso", afferma Holger Siegwarth, Vice President Digital Solutions and Services di GEA Farm Technologies. "Con CattleEye, i clienti di GEA possono sfruttare l'intelligenza artificiale per tenere sotto controllo la salute degli zoccoli e adottare le contromisure appropriate. Questo non solo rende le aziende agricole più redditizie, ma permette loro di operare in modo più sostenibile. Gli animali sono generalmente più sani e vivono più a lungo".

Preparare il terreno

Con singole soluzioni di IA che stanno già fornendo un valore reale ai clienti in settori importanti come il trattamento delle acque reflue, degli alimenti e delle bevande e lattiero-caseario, GEA si sta muovendo rapidamente per integrare l'IA in modo più ampio nelle sue macchine. Nel gennaio 2024 ha lanciato GEA X Control, un nuovo sistema di controllo per centrifughe che renderà più semplice e veloce la raccolta e l'analisi dei dati, aprendo la strada a funzioni software personalizzate e a capacità di autoapprendimento e ottimizzazione. GEA X Control sfrutta la più recente tecnologia dei microcontrollori e dei processori per raggiungere nuovi livelli di connettività, consentendo agli utenti di adattare i propri processi in modo più rapido ed efficiente alle esigenze in costante evoluzione del mercato. Questa soluzione è disponibile per alcuni separatori e decanter utilizzati nell'industria lattiero-casearia e delle energie rinnovabili.

IA generativa in GEA: trasformare l'entusiasmo in azione

Il mondo sta ancora parlando di ChatGPT e di come l'intelligenza artificiale generativa cambierà per sempre il nostro modo di apprendere, lavorare e creare. Secondo un recente studio di McKinsey, l'IA tradizionale - come i servizi di IA edge/cloud che proiettano le macchine GEA nel futuro - avrà un impatto economico maggiore nei prossimi anni. Mentre si prevede che l'IA generativa fornirà alle aziende significativi vantaggi a livello interno, ben oltre la semplice generazione di testi e immagini.

"L'IA generativa svolge un ruolo fondamentale nel garantire la competitività di GEA", spiega Tom Oelsner, Chief Digital Officer di GEA. "GEA coglierà le opportunità dell'IA generativa in aree quali lo sviluppo di software basato sull'IA, la progettazione di macchine generative, la documentazione tecnica intelligente e la ridefinizione dei processi di vendita e assistenza".

Per contribuire a realizzare il potenziale dell'IA generativa, GEA ha sviluppato il proprio chatbot aziendale GEA BetterBot AI, basato su ChatGPT di OpenAI e su Azure OpenAI Service di Microsoft. Lanciato nel 2023, GEA BetterBot AI viene aggiornato con i dati interni di GEA e funziona in modo sicuro nel Cloud di GEA. Ciò significa che il personale può accedere alle informazioni relative a GEA in pochi secondi, senza preoccuparsi di far trapelare dati riservati. "Il chatbot può aiutare il personale a rispondere più rapidamente alle richieste di assistenza dei clienti, ad accedere a dati di market intelligence o supportare le attività di marketing", spiega Oelsner.

Per aiutare il proprio personale a sviluppare le sue "capacità di comunicazione" con il chatbot, GEA Academy ha sviluppato un tutorial sulle tecniche di prompt engineering. L'Academy offre varie opportunità di apprendimento: dallo sviluppo di prodotti digitali a competenze di e-commerce, da tecniche di data science alla gestione efficiente dei progetti.

La differenza dell'IA

Mentre i progressi dell'IA tradizionale e generativa continuano a occupare i titoli dei giornali - e i CEO di tutto il mondo sono esortati a rimanere al passo con gli sviluppi - GEA sta cercando di andare oltre l'entusiasmo iniziale, adottando misure concrete per integrare l'intelligenza artificiale nell'attività quotidiana di progettazione. Dall'ottimizzazione dei processi di sviluppo, marketing e assistenza dei prodotti, all'equipaggiamento delle macchine GEA con nuove e potenti soluzioni digitali, fino alla sperimentazione di nuovi confini della tecnologia dei sensori, dell'edge computing e dell'automazione intelligente, GEA sta sfruttando l'IA per ottenere livelli di standardizzazione, coerenza, efficienza e velocità di esecuzione che sarebbe difficile raggiungere senza il suo aiuto. Mentre la crisi climatica si aggrava e le pressioni da parte di tutti gli stakeholder aumentano, GEA dimostra come l'IA possa fare la differenza per l'azienda e per i suoi clienti e consentire di progettare un mondo migliore.