IT201800006680A1

IT201800006680A1 - Metodo di predizione della presenza di difetti di prodotto durante una fase di lavorazione intermedia di un prodotto sottile avvolto in bobina

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Publication number: IT201800006680A1
Application number: IT102018000006680A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2019-12-26
Also published as: CN112469649A; MX2020014329A; KR20210034591A; WO2020003114A1; BR112020026593A2; JP2021529709A; CN112469649B; US20210261374A1; CA3104776A1; KR102675656B1; EP3814259A1

Description

“METODO DI PREDIZIONE DELLA PRESENZA DI DIFETTI DI PRODOTTO DURANTE UNA FASE DI LAVORAZIONE INTERMEDIA DI UN PRODOTTO SOTTILE AVVOLTO IN BOBINA”

DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda il campo della produzione di prodotti sottili, o nastriformi, continui da avvolgere in bobina, quali prodotti cartacei, carta, carta tissue, tessuti non tessuti, film, accoppiati multimateriale e prodotti analoghi.

Più in particolare, forma oggetto dell’invenzione un metodo di predizione della presenza di difetti di prodotto durante una fase di lavorazione intermedia di un prodotto sottile avvolto in bobina.

Ancora, forma oggetto dell’invenzione anche un impianto di produzione di prodotti sottili avvolti in bobina che utilizza detto metodo.

Stato della tecnica

In molti settori industriali è necessario trasformare bobine di materiale nastriforme, chiamate bobine madri (o cosiddetti master rolls), realizzate ad esempio mediante un avvolgimento su un’anima cilindrica, in bobine di una dimensione differente, tramite un processo di svolgimento delle stesse bobine madri e riavvolgimento in bobine di diverse caratteristiche dimensionali mediante macchine cosiddette bobinatrici o ribobinatrici. Le sotto-bobine finite più piccole così ottenute sono utilizzate come semilavorati di partenza per alimentare linee di produzione di altri articoli, definite linee di conversione.

Alcuni stabilimenti che producono bobine madri possono produrre solamente le bobine madri e quindi inviare queste ai clienti per le successive trasformazioni, tra cui ad esempio la divisione in sotto-bobine mediante ribobinartici per ulteriori lavorazioni, oppure produrre al loro interno anche le sottobobine, le quali saranno poi inviate al cliente finale per la produzione dei prodotti finiti. Prima dell’invio, le bobine o e sotto-bobine vengono confezionate per proteggere il prodotto.

Durante la produzione delle bobine, delle sotto-bobine e dei prodotti finiti, possono generarsi dei difetti del prodotto, che possono inficiare la qualità del prodotto finito o creare problemi di produzione.

Tipicamente, con “difetto”, si intendono i fori, le sbeccature del bordo, le macchie scure, acqua, cadute di olio, ispessimenti del materiale, presenza di corpi estranei, giunte nel materiale.

Questi difetti sono valutati e classificati con un grado di severità che tiene di conto anche del livello qualitativo richiesto durante le fasi di produzione della bobina. Generalmente la presenza di questi difetti non è tollerata, e nelle successive fasi di produzione si opera per eliminarli.

L’eliminazione di un difetto in generale è causa di un duplice problema. Da una parte c’è l’inevitabile perdita di parte del prodotto che contiene il difetto, dall’altra l’eliminazione necessita spesso dell’interruzione o di un rallentamento significativo del processo produttivo.

Scopo e sommario dell’invenzione

Compito della presente invenzione è quello di risolvere i problemi connessi alla nascita di difetti di prodotto nella produzione di prodotti sottili, o nastriformi, continui da avvolgere in bobina, quali prodotti cartacei, carta, carta tissue, tessuti non tessuti, film, accoppiati multimateriale e prodotti analoghi.

All’interno di tale compito, un importante scopo della presente invenzione è quello di mettere a punto un metodo che sia in grado di predire la presenza di difetti di prodotto durante le fasi di lavorazione di un prodotto sottile avvolto in bobina in modo tale da poter ottimizzare la produzione, sia per ottenere prodotti di alta qualità, sia per ridurre i tempi di interruzione della produzione, sia per evitare o ridurre scarti e inconvenienti nelle fasi di lavorazioni successive.

Questi ed altri scopi che saranno più chiari in seguito, sono raggiunti con un metodo di predizione della presenza di difetti di prodotto durante una fase di lavorazione intermedia di un prodotto sottile avvolto in bobina, che prevede di - ricevere una bobina di prodotto sottile alla quale è stato assegnato un codice identificativo univoco memorizzato in un sistema di database e contenente parametri di processo e/o prodotto rilevati nelle fasi di produzione del prodotto sottile avvolto in detta bobina a monte della fase di lavorazione intermedia, associati a tale codice identificativo univoco,

- accedere a tale sistema di database,

- inserire uno o più dei parametri di processo e/o prodotto associati al codice identificativo univoco della bobina contenuti nel sistema di database in un modello predittivo, che utilizza una correlazione, realizzata mediante logiche di apprendimento automatico, tra grandezze storicizzate relative ai parametri di prodotto e/o processo in uscita dalla fase di lavorazione intermedia e grandezze storicizzate relative a parametri di processo e/o prodotto delle medesime bobine rilevati nelle fasi di produzione delle stesse bobine a monte della fase di lavorazione intermedia, al fine di predire parametri di prodotto in uscita dalla fase di lavorazione intermedia,

- confrontare detti parametri di prodotto predetti con rispettivi valori limite predefiniti,

- generare una informazione di diagnosi predittiva di difetti di prodotto sottile in base al risultato di detto confronto.

L’invenzione nasce dall’osservazione del fatto che durante le fasi di ribobinatura e conversione delle bobine possono formarsi difettosità nel prodotto finito, che non sono state evidenziate preventivamente, perché non presenti o non rilevabili o non classificabili come tali nella fase primaria di lavorazione. Alcune di queste difettosità sono generate da condizioni di lavoro o anomalie durante la formazione del prodotto, l’avvolgimento, l’impacchettamento e la fase di svolgimento e formazione secondaria, per le bobine provenienti dalla ribobinatrice. Può essere che tali condizioni operative o anomalie non rappresentino effettive difettosità nella fase in cui avvengono, ma possano essere la causa (o concausa) di difettosità nel processo a valle.

L’invenzione pertanto riguarda un metodo che permette di individuare le condizioni operative e le anomalie in ciascuna fase a monte, che andranno conseguentemente a produrre difettosità nel processo a valle. L’invenzione permette inoltre di predire alcune caratteristiche del prodotto in uscita dalla/e fase/i a valle, e le impostazioni ottimali per tali processi. L’individuazione può essere fatta a posteriori oppure in tempo reale, sulla base dell’osservazione delle condizioni operative, consentendo di marcare difetti potenziali, che potrebbero quindi manifestarsi sul prodotto nelle fasi di lavorazione successive, e di operare delle variazioni nei parametri di processo, tali da evitare o limitare l’insorgere di potenziali problemi.

Opportunamente, successivamente alla generazione di una informazione predittiva, il metodo comprende una azione, nella fase di lavorazione intermedia, atta a modificare i parametri di processo della lavorazione al fine evitare il superamento di detti valori limite, o per scartare porzioni di prodotto potenzialmente pericolose per eventuali lavorazioni a valle di detta stazione.

Opportunamente, la fase di lavorazione intermedia è una fase di ribobinatura, comprendente lo svolgimento del prodotto sottile di una bobina, definita bobina primaria, e l’avvolgimento del prodotto sottile in una o più bobine, definite bobine secondarie, di dimensioni laterali uguali o inferiori alla bobina primaria, in cui alla bobina primaria è associato un codice identificativo univoco, definito codice primario, memorizzato nel sistema di database e al quale sono associati parametri di processo e/o prodotto rilevati nelle fasi di produzione del prodotto a monte della fase di ribobinatura, e a ciascuna bobina secondaria è associato un relativo codice identificativo univoco, definito codice secondario, a cui sono associati sia parametri di processo e/o prodotto rilevati nelle fasi di produzione del prodotto sottile a monte della fase di ribobinatura, sia parametri di processo e/o prodotto rilevati nella fase di ribobinatura.

Alternativamente, la fase di lavorazione intermedia è una fase di conversione del prodotto sottile avvolto in bobina in un manufatto finito o semi-finito, che prevede lo svolgimento di una bobina del prodotto sottile e l’inserimento del prodotto sottile in un modulo di conversione del prodotto sottile avvolto in bobina in un manufatto finito o semi-finito.

Opportunamente, nel sistema di database, al codice identificato univoco della bobina sono associati parametri di processo e/o prodotto rilevati durante la produzione in linea del prodotto sottile e/o durante il successivo avvolgimento in una detta bobina di detto prodotto sottile prodotto in linea.

Preferibilmente, nel sistema di database, al codice identificato univoco della bobina sono associati parametri di processo e/o prodotto rilevati durante una fase di confezionamento della bobina.

Opportunamente, il metodo comprende la rilevazione di tali parametri di processo e/o prodotto lungo tutto il processo, e la conseguente associazione alla bobina contenente il prodotto sottile a cui i parametri si riferiscono, che porta dalla fase di produzione del prodotto sottile prima dell’avvolgimento nella bobina primaria, fino alla fase di conversione, e può comprendere pertanto anche una fase di ribobinatura ed una fase di confezionamento e il modello predittivo è atto a predire parametri di prodotto sulla base dei parametri rilevati a monte della fase a cui la predizione di riferisce, sulla base di parametri storicizzati relativi a corrispondenti fasi.

Vantaggiosamente, i parametri di prodotto e/o processo, per una relativa bobina, sono memorizzati in funzione della posizione dell’area del prodotto in cui parametro è stato rilevato.

Con riferimento a quest’ultimo aspetto, preferibilmente, la posizione dell’area del prodotto in cui parametro è stato rilevato è memorizzata mediante un sistema di coordinate con origine riferito alla bobina stessa, comprendente - un primo asse di coordinate parallelo all’asse della bobina, con zero corrispondente preferibilmente ad un fianco della bobina, e un secondo asse di coordinate corrispondente allo svolgimento lineare del prodotto sottile attorno all’asse della bobina su cui è avvolto, con origine preferibilmente coincidente con il punto di inizio dell’avvolgimento del prodotto sottile sull’anima di supporto della bobina.

Opportunamente, l’assegnazione alla bobina di un codice identificativo univoco può prevedere la marcatura della bobina mediante applicazione di un supporto, a) grafico, o b) elettronico, ad esempio di tipo RFID, o c) a banda magnetica, contenente il codice identificativo univoco, e la memorizzazione del codice identificativo univoco nel sistema di data-base.

Nel caso di un supporto elettronico o magnetico, può essere presente una fase di programmazione per l’assegnazione di detto codice identificativo di detto supporto, che avviene prima dell’applicazione del supporto a detta almeno una bobina, oppure quando detto supporto è applicato alla bobina primaria.

Opportunamente, può essere presente una fase di lettura del codice univoco di detta bobina all’inizio di detta fase di lavorazione intermedia del prodotto sottile avvolto nella bobina.

Secondo un altro aspetto, l’invenzione riguarda un impianto per produrre bobine di prodotti sottili, comprendente

- una linea di produzione di prodotto continuo sottile, comprendente un sistema di controllo in grado di conoscere parametri di prodotto e/o processo della linea stessa,

- un sistema data-base contenente parametri di prodotto e/o processo rilevati durante la produzione del prodotto sottile e delle bobine e codici identificativi delle bobine prodotte associati ai parametri di prodotto e/o processo relativi a dette bobine,

- almeno un arrotolatore posto all’uscita della linea di produzione di prodotto continuo sottile, atto ad arrotolare il prodotto sottile in uscita da detta linea in una bobina primaria, comprendente un sistema di gestione dell’arrotolatore, un dispositivo di lettura e/o scrittura su supporti grafici, elettronici o magnetici, da associare alle bobine primarie in arrotolamento, atto a scrivere o programmare detti supporti, operativamente connesso con sistema di gestione, e un sistema di valutazione del prodotto in ingresso all’arrotolatore, comprendente preferibilmente un modulo di controllo qualità QCS, e/o un modulo di ispezione visiva dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche,

- una eventuale ribobinatrice atta realizzare una o più bobine secondarie da dette bobine primarie provenienti dall’arrotolatore, comprendente un sistema di valutazione del prodotto in avvolgimento alle bobine secondarie, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche, ed un ulteriore eventuale modulo di controllo qualità QCS, un dispositivo di lettura del codice identificativo della bobina in svolgimento, ed un dispositivo di lettura e/o scrittura su supporti grafici, elettronici o magnetici, di codici identificativi da associare alle bobine secondarie in avvolgimento, ed un sistema di gestione atto a comunicare i parametri di prodotto e/o processo rilevati da detto sistema di valutazione del prodotto in avvolgimento a detto sistema data-base in associazione ai codici identificativi delle bobine secondarie a cui detti parametri sono riferiti,

- una eventuale stazione di confezionamento per bobine primarie o secondarie, comprendente un dispositivo di lettura dei codici identificativi delle bobine su supporti associati a dette bobine, ed un sistema di gestione della fase di confezionamento, a cui è associato un sistema di valutazione delle bobine che vengono confezionate, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva, detto sistema di gestione essedo atto a comunicare i parametri di prodotto e/o processo associati al confezionamento e rilevati da detto sistema di valutazione delle bobine in confezionamento, a detto sistema data-base in associazione ai codici identificativi delle bobine a cui detti parametri sono riferiti,

- una stazione di conversione per bobine in prodotti finiti o semilavorati, comprendente una o più stazioni di svolgitura per una o più bobine, una macchina di conversione di dette una o più bobine, un dispositivo di lettura dei codici identificativi delle bobine in svolgitura, un sistema valutazione del prodotto svolto dalle bobine e che entra nella macchina di conversione, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva, potendo essere presenti sensori della macchina di conversione per determinare parametri del prodotto in lavorazione, i parametri di processo e/o prodotto acquisiti durante la fase di conversione essendo associati alle rispettive bobine che vengono svolte, ovvero ai loro codici identificativi nel sistema database,

- un software di gestione dei parametri di processo e/o prodotto associati ai codici identificativi univoci delle bobine contenuti in detto sistema di database, in cui è implementato un modello predittivo che utilizza una correlazione, realizzata mediante logiche di apprendimento automatico, tra grandezze storicizzate relative ai parametri di processo e/o prodotto in uscita da una fase di lavorazione dell’impianto e grandezze storicizzate relative a parametri di processo e/o prodotto delle medesime bobine rilevati nelle fasi di produzione di dette bobine a monte di detta fase di lavorazione intermedia, detto modello essendo atto a predire parametri di prodotto in uscita da detta fase di lavorazione.

Opportunamente, l’impianto può comprendere mezzi di variazione dei parametri di processo di detta linea di produzione di prodotto sottile, e/o di detto arrotolatore, e/o di detto confezionamento, e/o di detta ribobinatrice, e/o di detta stazione di conversione, atti a modificare i parametri di processo della lavorazione al fine evitare il superamento di detti valori limite, o per scartare porzioni di prodotto potenzialmente pericolose per eventuali lavo-razioni a valle di detta stazione.

Secondo un altro aspetto, viene descritta una ribobinatrice per svolgere il prodotto sottile da una bobina primaria (o bobina madre o “master roll”) e riavvolgerlo in una o più “sotto-bobine” (o bobine secondarie) comprendente

- una eventuale stazione di realizzazione di anime cilindriche di supporto secondarie per le bobine secondarie da formare,

- una stazione di avvolgimento che prevede una zona di svolgimento (comprendente uno svolgitore della bobina primaria), - una culla di avvolgimento atta a ricevere anime di supporto secondarie disposte coassiali e affiancate, frontale a detta zona di svolgimento,

- un dispositivo di taglio, con una pluralità di lame, disposto tra detta zona di svolgimento e detta culla di avvolgimento,

- un sistema di valutazione del prodotto in avvolgimento ad una o più bobine secondarie, che può comprendere un modulo di ispezione visiva dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcune sue forme di esecuzione preferite ma non esclusive, illustrate a titolo indicativo e non limitativo nelle allegate tavole di disegni, in cui

la figura 1 rappresenta una vista schematica di un impianto produttivo di bobine di prodotto sottile, secondo l’invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista schematica dall’alto di una ribobinatrice utilizzata nell’impianto di figura 1;

la figura 3 è un insieme di bobine e anime di supporto per bobine utilizzate nell’impianto di figura 1;

la figura 4 è uno schema illustrante il sistema di riferimento della posizione dei difetti su una bobina.

Descrizione dettagliata di una forma realizzativa dell'invenzione Con riferimento alle figure precedentemente citate, uno schema di un impianto secondo l’invenzione viene complessivamente indicato con il numero 10. Tale impianto è all’interno di uno stabilimento produttivo 11, atto a produrre e stoccare bobine madri, di seguito indicate anche come bobine primarie B1, e a produrre dalle bobine madri B1, ulteriori bobine, o sotto-bobine, indicate nel seguito anche come bobine secondarie B2i.

Di seguito si descrivono preliminarmente i componenti dell’impianto 10 di per sé di tipo noto. L’impianto 10 comprende una linea di produzione di prodotto continuo sottile T, ovvero nastriforme, quale ad esempio carta, oppure carta tissue, o tessuto non tessuto, od altri prodotti analoghi (film, prodotti accoppiati, ecc.), la cui parte terminale è indicata con il numero 12. Il sistema di controllo di tale linea è indicato con 12A. Tale sistema di controllo è in grado di conoscere parametri di prodotto e processo della linea 12 descritti più avanti.

Al termine della linea di produzione 12, è presente uno o più arrotolatori 13 (nelle figure è mostrato un solo arrotolatore). L’arrotolatore 13 comprende un mandrino su cui è posta un’anima tubolare cilindrica di supporto del prodotto sottile T, di seguito indicata come anima di supporto primaria 14. L’anima di supporto primaria è messa in rotazione concordemente all’avanzamento f1 (direzione di macchina) del prodotto sottile T sulla linea 12, con conseguente avvolgimento del prodotto sull’anima primaria 14, a realizzare la bobina madre o primaria B1. Il sistema di gestione dell’arrotolatore è indicato con 13A.

L’impianto 10 prevede un apparato di controllo elettronico 30 delle varie parti, che prevede sistemi di PLC di gestione del funzionamento delle varie parti e computer di interfaccia, operativamente connessi tra loro mediante una rete. L’apparato di controllo elettronico 30 comprende anche un sistema di database 31 che comprende uno o più sotto-database con informazioni (parametri di prodotto e processo, ed altre informazioni ancora) caricate prima dell’inizio di una produzione e acquisite durante le varie fasi di lavoro. Il sistema di database 31 consente alle varie parti di interagire in modo coordinato tra loro.

Sono presenti un sistema di valutazione del prodotto in ingresso all’arrotolatore 13, che comprende ad esempio un modulo di controllo qualità QCS (quality control system) 32A, di per sé di tipo noto in ambito della produzione di carta (comprendente ad esempio uno o più dei seguenti sensori: un sensore di rilevazione della grammatura, dello spessore, dell’umidità, un sensore di rilevazione delle ceneri, del colore, dell’opacità, dell’orientazione delle fibre, la permeabilità del prodotto sottile, ecc.), che può comprendere sistemi di visione, e un modulo 32B di ispezione visiva dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche, anch’esso di per sé di tipo noto, che può comprendere anch’esso dei sistemi di visione.

Tipicamente, con “difetto”, si intendono i fori (anche inferiori al mm di diametro), le sbeccature del bordo, le macchie scure, acqua, cadute di olio, ispessimenti del materiale, presenza di corpi estranei, giunte nel materiale ( ovvero la posizione di tali giunte sullo sviluppo del prodotto sottile che sono state create tagliando trasversalmente il prodotto a monte e a valle di zone rovinate e giuntando i lembi rimanenti).

I sistemi di visione sono sistemi che attraverso l’acquisizione di immagini sono in grado di rilevare dei difetti come buchi, strappi, piegature, corpi estranei ecc.. I sistemi QCS si basano, ad esempio, sulla riflessione e/o rifrazione di sorgenti luminose infrarosse o sull’assorbimento di particelle beta e consentono di rilevare ad esempio il profilo di spessore del prodotto, profilo di grammatura, il profilo di umidità relativa, il profilo di spessore di particolari trattamenti (coating); tali parametri sono associabili alla qualità del prodotto. Lo scostamento eccessivo di queste misure da valori di riferimento sono assimilabili a difetti del prodotto. I sistemi di rilevamento metalli sono sistemi in grado di rilevare la presenza di corpi estranei nel prodotto di natura metallica di dimensioni anche inferiori al millimetro.

Il metodo prevede che i parametri di prodotto e processo noti dal, e rilevati mediante, il sistema di controllo 12A della linea 12, il sistema di gestione 13A dell’avvolgitore 13, il modulo di controllo qualità QCS 32A, il modulo di ispezione visiva 32B dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche, siano memorizzati nel sistema database 31 e associati ad un codice identificativo primario della bobina primaria, descritto più avanti.

In generale, nell’impianto, i parametri di processo e/o prodotto possono essere suddivisi ad esempio in due categorie, dati di tipo “statico” , che caratterizzano ciascuna bobina nel suo insieme, e dati di tipo “dinamico”, ovvero legati alla lunghezza e/o diametro della bobina e quindi ai momenti di lavorazione della stessa. Questi parametri sono storicizzati come profili in funzione della lunghezza della bobina o diametro. Le grandezze qualora acquisite in funzione del tempo possono essere convertite in funzione della lunghezza o diametro, sulla base della velocità di avvolgimento della bobina.

Per identificare posizioni e distanze nelle bobine prodotte nell’impianto, si usa ad esempio il seguente sistema di riferimento legato alla bobina. L’origine dell’asse X del sistema di riferimento bobina coincide con il lato sinistro della bobina, per sinistra si intende la sinistra di un ipotetico operatore che svolge la bobina verso di sé dal basso; tale asse X è parallelo all’asse di avvolgimento/svolgimento della bobina corrisponde alla “Cross Direction” della macchina. L’origine dell’asse Y del sistema di riferimento bobina coincide l’inizio della bobina, il punto di partenza dell’avvolgimento (ovvero l’attacco all’anima della bobina), e rappresenta quindi la posizione nel senso della lunghezza o “Machine Direction”. Ovviamente, è possibile convertire l’asse Y con la coordinata legata alla distanza dall’asse di avvolgimento, ovvero al diametro della bobina.

I parametri di prodotto e processo associabili al codice univoco della bobina primaria sono ad esempio i seguenti.

- Identificazione tipo di prodotto (è un codice che identifica il tipo di prodotto; la notazione dipende dal tipo di prodotto/processo/produttore/cliente);

- Tipo macchina (codice che rappresenta la macchina/e utilizzate);

- Lunghezza bobina

- Larghezza formato bobina

- Diametro esterno bobina

- Profilo della larghezza in funzione della lunghezza avvolta, in funzione di Y - Grammatura del prodotto sottile avvolto

- Tolleranza grammatura del prodotto sottile avvolto

- Tipo di anima su cui è avvolto il prodotto sottile per realizzare la bobina - Diametro dell’anima

- Identificatore asta (è un parametro che identifica l’asta su cui è avvolta la bobina) - Peso bobina

- Data e ora inizio produzione della bobina

- Data e ora fine produzione della bobina

- temperatura ambiente

- umidità relativa

- Grado qualitativo del prodotto (è un indice qualitativo del prodotto avvolto generato tramite strumenti automatizzati o indicato dall’operatore)

- Grado qualitativo della bobina (è un indice qualitativo della bobina, intesa come forma e difetti estetici esterni; indice generato tramite strumenti automatizzati o indicato dall’operatore)

- Densità della bobina

- Profilo di densità della bobina in funzione di Y

- Identificatore operatore o responsabile di produzione (l’associazione tra identificatore e persona fisica non è nota al sistema)

- Profilo di velocità della linea produttiva in funzione di Y

- Profilo di velocità dell’arrotolatore in funzione di Y

- Accelerazione della linea produttiva in funzione di Y e/o dell’arrotolatore in funzione di Y

- Trattamenti superficiali applicati (indicazione del tipo di trattamento applicato al prodotto; ad esempio trattamenti chimici, impermeabilizzanti ecc.) - Posizione dei trattamenti superficiali (vettore di posizioni lungo l’asse X) - Profilo di grammatura lungo X e lungo Y (il profilo lungo l’asse X è misurato dai sistemi QCS o sistemi di ispezione; il sistema si occupa di storicizzare i vettori grammatura misurati lungo X per creare il profilo completo lungo X e Y; la risoluzione e quindi il numero di punti archiviato dipende dalla risoluzione dello strumento QCS; a titolo di esempio la risoluzione lungo X può essere di 32 settori lungo la larghezza del prodotto)

- Profilo di spessore lungo l’asse X e lungo Y (vedi la nota sopra per il Profilo di grammatura lungo X e lungo Y)

- Profilo di umidità lungo l’asse X e lungo Y vedi la nota sopra per il Profilo di grammatura lungo X e lungo Y)

- Specifiche della formazione (ad esempio la modalità di formazione di un tessuto non tessuto)

- Tipo di coesionamento (Metodo per coesionare le fibre, tipico del campo del tessuto non tessuto. Ad esempio, ad aghi, a ultrasuoni, ad acqua, mediante calandra ecc.)

- Mix di fibre utilizzate (ad esempio le percentuali dei diversi tipi di fibre utilizzate per l’impasto, tipico nel campo della carta), oppure il mix dei polimeri utilizzati (tipico nel campo della produzione di alcuni tessuti non tessuti)

- Grado di raffinazione (grado SH di raffinazione delle fibre utilizzate, tipico nel campo della carta)

- Mix di tipi di acque utilizzate (percentuali dei diversi tipi di acque utilizzate per l’impasto, tipico nel campo della carta)

- Concentrazione coagulanti (tipico nel campo della carta)

- Concentrazione flocculanti (tipico nel campo della carta)

- Conducibilità impasto (tipico nel campo della carta)

- Caratteristiche meccaniche - carico (misura di caratteristiche meccaniche fatte al prodotto fuori linea, fatte a campione, tipico nel campo della carta; il risultato della misura può essere associato alla bobina dal quale il campione è prelevato)

- Caratteristiche meccaniche - scoppio a umido (misura di caratteristiche meccaniche fatte al prodotto fuori linea, fatte a campione; il risultato della misura può essere associato alla bobina dal quale il campione è prelevato)

- Caratteristiche meccaniche - costante elastica (misura di caratteristiche meccaniche fatte al prodotto fuori linea, fatte a campione, tipico nel campo del tessuto non tessuto; il risultato della misura può essere associato alla bobina dal quale il campione è prelevato)

- Temperature rilevate lungo la formazione del prodotto lungo Y (temperature rilevate dai sensori istallati lungo la linea; i valori (un vettore di valori) sono storicizzati in lungo l’asse Y della bobina; se non è rilevata la temperatura diretta del prodotto, in alternativa può essere rilevata la temperatura della superficie dei cilindri o aria coinvolti nella formazione)

- Profilo di Temperatura forno o cappe lungo Y

- Passo di stampa lungo Y (se presente la stampa del prodotto in linea) - NIP Forza applicata per unità di lunghezza dalla calandra lungo Y

- Temperatura calandra lungo Y (tipico nel campo del tessuto non tessuto) - Profilo di tensione (o tiro) di avvolgimento lungo Y (NIP Forza applicata per unità di lunghezza tra bobina e rullo di avvolgimento)

- Profilo di scorrimento (differenza di velocità) dell’arrotolatore

- Tipo di controllo applicato (tipologia di controllo applicato per la formazione della bobina, ad esempio, controllo in base al tiro del velo, allo scorrimento o differenza di velocità, ecc.)

- Identificatore ricetta di produzione (rappresenta un identificatore della ricetta usata per produrre il prodotto)

- Difetti inclusi rilevati da sistema di rilevamento (ad esempio visione), che comprende

- N. difetti inclusi

- Immagine difetto (immagine del difetto)

- Tipo di difetto (codice che identifica il tipo di difetto e le sue dimensioni)

- Posizione X (posizione del difetto con il sistema di riferimento bobina) - Posizione Y (posizione del difetto con il sistema di riferimento bobina) - Dimensione lungo X

- Dimensione lungo Y

- Area difetto

- Grado di severità

- Profilo di accrescimento bobina diametro/metri avvolti (rappresenta il diametro della bobina in funzione di Y)

- Immagini video raccolte lungo la formazione del prodotto con marcatura temporale riferita all’asse Y della bobina (le varie immagini e video raccolte lungo la linea produttiva che possono dare indicazioni nella modellazione del processo possono essere storicizzare in modo da essere riconducibili ad un punto Y della bobina).

Le informazioni relative ad alcuni o tutti parametri di prodotto e processo sopra elencati vengono memorizzate in un primo database DB1 del sistema di database 31.

Prima dell’avvolgimento del prodotto T sull’anima primaria 14 all’arrotolatore 13, per realizzare la bobina primaria B1, l’anima di supporto primaria 14 viene marcata in modo elettronico mediante applicazione di una prima etichetta o supporto RFID 33, ad esempio su un bordo esterno dell’anima primaria 14.

Una volta che la bobina primaria B1 è realizzata, mediante un primo dispositivo elettronico di lettura e/o scrittura su supporti elettronici, quale ad esempio un’antenna RFID 34, operativamente connessa con l’apparato di controllo elettronico 30, posta in uscita dell’arrotolatore 13, all’etichetta RFID 33 viene assegnato un codice identificativo primario G, che trova riscontro in un secondo data-base DB2 del sistema di database 31.

L’apparato elettronico 30 realizza una associazione, in detto secondo database DB2, tra le informazioni dei parametri di prodotto e processo sopra descritti per la bobina primaria presenti nel primo database DB1, e il codice identificativo primario G della bobina primaria stessa, per cui, in tale secondo database DB2, a un dato codice identificato primario risultano associate informazioni relative ai suddetti parametri di prodotto e processo, associati alla globalità della bobina primaria (parametri “statici”) sia alla posizione nella bobina (parametri “dinamici”).

Va da sé che l’assegnazione del codice identificativo primario G all’etichetta RFID 33 può avvenire anche prima dell’inizio della fase di avvolgimento del prodotto T sull’arrotolatore 13 (ad esempio l’assegnazione può venire prima dell’applicazione dell’etichetta RFID all’anima primaria o subito dopo), mentre l’associazione dei difetti rilevati avviene dopo il termine della fase di avvolgimento. Ancora, l’etichetta RFID 33 può essere applicata all’anima di supporto primaria 14 anche successivamente alla fase di avvolgimento sull’arrotolatore 13 (e l’assegnazione del codice può venire prima dell’applicazione dell’etichetta RFID all’anima primaria o subito dopo). L’etichetta può essere applicata all’anima della bobina, o alla superficie della bobina.

In alternativa all’etichetta elettronica, può essere utilizzata una marcatura di tipo grafico (applicazione di un supporto grafico quale ad esempio un codice, alfanumerico, un codice a barre o un codice QR) o a banda magnetica.

Nel caso in cui si usi un supporto elettronico o magnetico, è presente una fase di programmazione per l’assegnazione del codice identificativo primario del supporto, che avviene prima dell’applicazione del supporto alla bobina, oppure quando detto supporto è applicato alla bobina primaria.

All’impianto di formazione della bobina primaria 10 può essere presente un operatore.

A valle dell’arrotolatore 13 è presente una zona di scarico 15, dove è presente almeno un primo movimentatore 16 delle bobine primarie B1 verso una zona di confezionamento, o di immagazzinamento o ancora, direttamente verso una (o più) ribobinatrice 17 (nello schema è indicata una sola ribobinatrice).

La ribobinatrice 17 comprende una stazione 22 di realizzazione delle anime cilindriche tubolari di supporto secondarie 18i per le bobine secondarie B2i da formare e una stazione di avvolgimento 19 che prevede la zona 20 di svolgimento della bobina primaria da svolgere, una zona 21 di disposizione delle anime di supporto secondarie 18i disposte coassiali e affiancate, nota anche come “culla di avvolgimento”, frontale alla zona di svolgimento 20, ed un dispositivo di taglio 23, con una pluralità di lame 24, disposto tra la zona di svolgimento 20 e la zona 21 di disposizione della anime secondarie. Alla pluralità di lame 24 sono associati traslatori di posizione (non indicati) per muovere le lame secondo la direzione f2, ovvero trasversalmente la direzione di svolgimento e regolare la posizione di taglio in modo da tagliare il prodotto sottile in nastri continui di larghezza trasversale pari alla larghezza trasversale delle anime di supporto secondarie 18i.

Con il termine “trasversale” si intende una direzione ortogonale alla direzione di avanzamento f1 del prodotto sottile, ovvero una direzione parallela all’asse di rotazione della bobina primaria B1 e all’asse delle anime secondarie 18i e pertanto delle bobine secondarie B2i.

E’ presente almeno un secondo movimentatore 25 atto a movimentare le bobine secondarie così prodotte verso una stazione di confezionamento 26.

In questo esempio, tale stazione di confezionamento 26 comprende un robot 27, ad esempio a braccio antropomorfo, che preleva le bobine secondarie dal movimentatore 25 e le pone su un (o più) nastro trasportatore 28. Al termine di tale nastro trasportatore 28 è presente un dispositivo di confezionamento 39, ad esempio mediante un film di copertura di una o più bobine secondarie B2i.

Mediante un terzo movimentatore 29, il pacco formato con una o più bobine secondare viene portato dalla stazione di confezionamento 26 alla zona di magazzino prevista.

Tornando all’arrotolatore 13, dalla zona di scarico 15 di questo, la bobina primaria B1 così formata, mediante il primo movimentatore 16 (ad esempio un carrello o una navetta), viene portata e caricata sulla ribobinatrice 17. Qui, un secondo dispositivo elettronico di lettura e/o scrittura su supporti elettronici, quale una seconda antenna RFID 35, legge il codice identificativo primario G della bobina primaria B1 programmato nell’etichetta elettronica RFID 33. Pertanto, l’apparato elettronico 30 riconosce la bobina primaria in lavorazione, e tramite il codice primario G risale alle informazioni sui parametri di prodotto e/o processo presenti nel primo database DB1.

Preliminarmente al posizionamento delle lame del dispositivo di taglio 23, l’apparato elettronico 30 comanda alla stazione 22 di realizzazione delle anime di supporto secondare 18i, di organizzare la produzione di tali anime secondarie 18i in modo tale da realizzare le bobine secondarie in modo opportuno (le anime secondarie 18i hanno la medesima larghezza trasversale dei nastri delle relative bobine secondarie). Nel caso, il numero e la larghezza trasversale della pluralità di anime di supporto secondarie 18i, e quindi il corrispondente taglio del prodotto sottile proveniente dalla bobina primaria B1, possono essere determinati tenendo in considerazione le informazioni relative alla posizione dei parametri di prodotto e/o processo del prodotto sottile nella bobina primaria, per cui in ogni bobina secondaria B2i è previsto un voluto insieme di parametri.

I parametri di prodotto e/o processo sono memorizzati nel primo database DB1 e associati al codice G1 che indentifica la bobina B1’. Una volta che la bobina primaria B1’ è sulla ribobinatrice 17, l’apparato elettronico 30 legge il codice G1 dalla relativa prima etichetta RFID 33 e identifica la mappa dei parametri associati alla bobina stessa. Quindi l’apparato di controllo elettronico 30 opera una trasformazione delle informazioni della posizione dei parametri sulla bobina primaria B1’ in informazioni di posizione dei parametri su ciascuna bobina secondaria B2i da produrre (ad esempio le bobine secondarie 18h - 181- 182-18y - 183- 184).

Nella stazione 22, la realizzazione delle anime di supporto secondarie avviene mediante il taglio di un’anima cilindrica tubolare di supporto comune, nelle pluralità anime di supporto secondarie su cui verrà avvolto il prodotto T in ribobinatura (in alcune forme realizzative, la stazione di realizzazione delle anime può non essere presente).

Le anime di supporto secondarie, coassiali ed affiancate nell’ordine 18h -181- 182-18y - 183- 184, sono disposte nella zona 20 della ribobinatrice 13. Analogamente, l’apparato elettronico 30 dispone le cinque lame 24 del dispositivo di taglio 23 in modo da tagliare il prodotto T in uscita dalla bobina primaria B1’, secondo al direzione di macchina, in nastri corrispondenti alle interfacce tra le anime di supporto secondarie 18h - 181- 182-18y - 183- 184.

Quindi, viene comandata la fase di ribobinatura, ovvero lo svolgimento del prodotto sottile T dalla bobina primaria B1’ e il conseguente avvolgimento del prodotto T, opportunamente tagliato dal dispositivo 23 nelle posizioni sopra descritte, alle anime secondarie 18i, a realizzare le bobine secondarie B2i.

Opportunamente, successivamente alla realizzazione delle anime di supporto secondarie 18h - 181- 182-18y – 183 - 184, queste vengono marcate in modo elettronico mediante applicazione di rispettive seconde etichette elettroniche o supporti RFID 35.

Tramite un terzo dispositivo elettronico di lettura e/o scrittura su supporti elettronici, quale una terza antenna RFID 36 presente nella ribobinatrice 17, l’apparato di controllo elettronico 30 assegna alle seconde etichette RFID 35 delle anime secondarie 18i, rispettivi codici identificativi secondari Ki, che trovano riscontro nel secondo database DB2 del sistema database 31.

L’apparato di controllo elettronico 30, come detto, ha operato una trasformazione delle informazioni della posizione dei parametri di prodotto e/o processo sulla bobina primaria B1’ in informazioni di posizione dei parametri di prodotto e/o processo su ciascuna bobina secondaria B2i, ad esempio le coordinate di posizione dei parametri nella bobina secondaria in termini, ad esempio, di metri svolti di prodotto dal centro della bobina secondaria e di distanza da un bordo della bobina secondaria (ossia rispetto ad un sistema di riferimento solidale alla bobina secondaria). Quindi, l’apparato 30 opera una associazione, nel secondo database DB2, tra i codici secondari Ki e le rispettive informazioni di posizione dei parametri sulle relative bobine secondarie B2i, per cui a ciascuna bobina secondaria B2i è associato un insieme di parametri di prodotto e/o processo e tale insieme è memorizzato, in associazione al codice della bobina secondaria, nel sistema database 31.

Il risultato è che per ciascuna bobina secondaria B2i, è nota una mappa di parametri di prodotto e/o processo, oltre che parametri legati alla bobina stessa, indipendente dalla posizione sul prodotto su di essa avvolto.

Preferibilmente, la marcatura delle bobine secondarie B2i avviene sulle rispettive anime di supporto secondarie 18i prima che inizi la fase di avvolgimento del prodotto sottile sulle anime secondarie stesse. In altre forme realizzative, tale marcatura può avvenire invece successivamente all’avvolgimento, ovvero quando le bobine secondarie B2i sono terminate e/o scaricate dalla ribobinatrice 13.

La fase di programmazione per l’assegnazione del codice identificativo secondario Ki alla rispettiva seconda etichetta RFID 35 può avvenire prima dell’applicazione della seconda etichetta RFID alla corrispondente bobina secondaria, oppure quando tale seconda etichetta RFID è applicata alla bobina secondaria, come sopra descritto (e tale assegnazione del codice identificativo secondario Ki può avvenire anche successivamente alla fase di avvolgimento del prodotto sulla rispettiva seconda anima 18i, ma comunque preferibilmente prima che la bobina secondaria B2i lasci la ribobinatrice 13.

Una volta che le bobine secondarie B2i con le rispettive seconde etichette sono create, queste sono movimentate dalla ribobinatrice 13, tramite i secondi movimentatori 25, ad esempio carrelli o navette, alla stazione di confezionamento 26.

In altre forma realizzative, nell’impianto può non essere presente l’arrotolatore e il prodotto sottile continuo, dalla linea di produzione viene alimentato direttamente ad un avvolgitore tipo ribobinatrice, per cui dalla linea di produzione il prodotto vieni tagliato in nastri di larghezza pari alle anime di supporto presenti nella ribobinatrice, per creare una pluralità di bobine che poi andranno alla zona di confezionamento o verso altre zone di lavoro.

Si noti che il taglio in una ribobinatrice può prevedere solo il taglio dei rifili laterali del prodotto sottile in avvolgimento sulle anime, per cui dalla ribobinatura può uscire un’unica bobina con il prodotto finito avvolto e una o due bobine di scarto contenenti i rifili, che verranno scartate; alternativamente può essere presente una sola bobina e i rifili vengono scartati in modo continuo tramite delle bocche di aspirazione rifili.

Opportunamente, alla ribobinatrice è associato un sistema 60 di valutazione del prodotto in avvolgimento alle bobine secondarie, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche, ad esempio simile a quello descritto per l’avvolgitore 13, ed un ulteriore eventuale modulo di controllo qualità QCS (non indicato).

Pertanto, ai codici secondari Ki delle bobine secondarie B2i, nel data base DB2, oltre ai parametri di prodotto e/o processo correlati alla fase di produzione del prodotto sottile, e alla fase di arrotolamento all’arrotolatore 13, vengono associati anche i parametri di prodotto e/o processo rilevati durante la fase ribobinatura.

I nuovi parametri di prodotto e processo associabili al codice identificativo univoco della bobina secondaria sono ad esempio uno o più dei seguenti:

- Identificazione bobina madre (è ad esempio il codice identificativo della bobina primaria da cui la bobina secondaria deriva; possono esserci una o più bobine madri a seconda del tipo di processo)

- Tipo macchina (codice che rappresenta la macchina/e utilizzate)

- Lunghezza bobina

- Larghezza formato bobina

- Diametro esterno bobina

- Profilo della larghezza in funzione della lunghezza avvolta, in funzione di Y

- Numero veli

- Tipo di anima su cui è avvolto il prodotto sottile per realizzare la bobina

- Diametro dell’anima

- Data e ora inizio produzione della bobina

- Data e ora fine produzione della bobina

- temperatura ambiente

- umidità relativa

- Densità della bobina

- Profilo di densità della bobina in funzione di Y

- Profilo di velocità di svolgimento in funzione di Y

- Profilo di velocità di avvolgimento in funzione di Y

- Accelerazione in funzione di Y

- Allungamento in funzione di Y

- “Neck-in” medio (rappresenta il restringimento del prodotto a seguito del taglio longitudinale. E’ un parametro tipico del tessuto non tessuto)

- Profilo “Neck-in” in funzione di Y (rappresenta il restringimento del prodotto a seguito del taglio longitudinale; è un parametro tipico del tessuto non tessuto) - Temperatura misurata del prodotto in funzione di Y

- Passo di stampa lungo Y (se presente la stampa del prodotto)

- NIP Forza applicata per unità di lunghezza tra bobina e rullo cavaliere in funzione di Y - NIP Forza applicata per unità di lunghezza tra bobina e rulli portanti in funzione di Y - Profilo di scorrimento (differenza di velocità) tra lo svolgimento e avvolgimento in funzione di Y

- Profilo di tensione (o tiro) applicato al prodotto in funzione di Y

- Coppia rullo portante in funzione di Y

- Identificatore ricetta di produzione (rappresenta un identificatore della ricetta usata per avvolgere il prodotto; la ricetta è un insieme di impostazioni) -Difetti inclusi rilevati da sistema di rilevazione (ad esempio visione), che comprende

- N. difetti inclusi

- Immagine difetto (immagine del difetto)

- Dimensione lungo Y

- Area difetto

- Grado di severità

Dalla ribobinatrice, come detto, le bobine secondarie possono essere spostate alla stazione di confezionamento 26.

In quest’ultima è presente un quarto dispositivo elettronico di lettura e/o scrittura su supporti elettronici, quale una quarta antenna RFID 40 operativamente connessa con l’apparato elettronico di controllo 30, che legge le seconde etichette RFID 35 delle seconde bobine B2i che arrivano alla stazione 26, leggendone i codici identificativi secondari Ki. Da tale lettura, l’apparato elettronico di controllo 30 interagisce con il secondo database DB2.

Nella stazione di confezionamento 26 è presente anche un sistema gestione 61 della fase di confezionamento, a cui è associato un sistema 62 di valutazione delle bobine che vengono confezionate, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva.

I dati raccolti dal un sistema di gestione 61 della fase di confezionamento possono provenire dal sistema di controllo del trasporto, manipolazione e fasciatura della bobina, dal sistema 62 di valutazione delle bobine, ed infine direttamente dall’operatore.

Il sistema di gestione 61 della fase di confezionamento ha anche il compito di inviare le informazioni raccolte al sistema database.

Pertanto, ai codici di identificazione delle bobine (primarie o secondarie), nel sistema database, oltre ai parametri di prodotto e/o processo correlati alla fase di produzione del prodotto sottile, alla fase di arrotolamento all’arrotolatore 13, alla fase di ribobinatura (se presente) vengono associati anche parametri di prodotto e/o processo rilevati durante il confezionamento.

In questa fase i parametri di prodotto e/o processo associati alla bobina sono di tipo puntuale.

I parametri di prodotto e/o processo acquisiti e trasmessi al sistema database e quindi associati al codice identificativo della bobina confezionata può comprendere uno o più dei seguenti:

- Identificatore del tipo di macchina di confezionamento

- Identificatore cliente destinazione (in alternativa dati relativi alla distanza o luogo del trasporto)

- Data e ora inizio fase lavorazione

- Data e ora fine fase lavorazione

- Peso della bobina

- Immagini da modulo di ispezione visiva

- Tipo di fasciatura, ricetta (rappresenta un identificatore della ricetta usata per fasciare il prodotto; la ricetta è un insieme di impostazioni)

- Materiale di fasciatura

- N. di strati fasciatura

- Grado qualitativo associato alla forma della bobina (presenza di anime sporgenti o rientranti, difformità del profilo come anellature, stellature, macchie, ecc.; il grado qualitativo può essere assegnato dall’operatore oppure assegnato automaticamente per mezzo dell’analisi delle immagini del sistema di ispezione visivo).

- Data e ora inizio stoccaggio

- Data e ora fine stoccaggio

- Temperatura stoccaggio

- Umidità stoccaggio

Le bobine secondarie B2 (o bobine primarie B1 provenienti direttamente dalla fase di avvolgimento), vengono ulteriormente lavorate in una stazione di conversione 70, che consente di ottenere un prodotto finito od un ulteriore semilavorato, e che può essere presente all’interno del medesimo stabilimento produttivo 11 dove sono state prodotte le bobine primarie e/o secondarie, oppure essere dislocato un altro stabilimento produttivo 50 (come nell’attuale esempio).

Le bobine nella stazione di conversione presentano il codice identificativo univoco K (o Ki), al quale, nel sistema database, sono associati tutti i parametri di prodotto e/o processo associati alle lavorazioni precedenti (avvolgimento, eventuale ribobinatura, eventuale confezionamento).

Nella stazione di conversione 70, è presente un quinto dispositivo elettronico di lettura e/o scrittura su supporti elettronici, quale una antenna RFID 71, operativamente connessa con l’apparato elettronico di controllo 30, atta a leggere, ad esempio, le seconde etichette RFID 35 delle seconde bobine B2i che arrivano in tale stazione, leggendone i codici identificativi secondari Ki. Da tale lettura, l’apparato elettronico di controllo 30 interagisce con il secondo database DB2.

La stazione di conversione 70 comprende una o più stazioni di svolgitura 72 (a seconda del tipo di prodotto da realizzare, e quindi una o più bobine sono connesse alla produzione del prodotto finito o semilavorato), e una macchina di conversione 73. Ovviamente la stazione di conversione comprende anche un sistema di gestione 74 della stazione di conversione stessa, a cui è associato un sistema 75 di valutazione del prodotto svolto dalle bobine e che entra nella macchina di conversione che vengono confezionate, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva. All’interno della macchina di conversione sono presenti sensori per determinare caratteristiche del prodotto in lavorazione.

I parametri di processo e/o prodotto acquisiti in questa fase sono associate alla bobina (o bobine) che viene svolta, ovvero al suo codice identificativo nel sistema database.

I parametri raccolti nella fase di conversione possono provenire dal sistema di controllo della macchina, dai sensori installati in essa, dal modulo di ispezione visiva ed infine direttamente dall’operatore.

Il sistema di gestione 74 della stazione di conversione ha anche il compito di inviare le informazioni raccolte al sistema database.

I parametri di prodotto e/o processo acquisiti e trasmessi al sistema database e quindi associati al codice identificativo della bobina (o bobine) lavorate nella stazione di conversione possono comprendere uno o più dei seguenti: - Identificatore conversione (identifica la lavorazione cui ci si sta riferendo) - Tipo macchina di conversione (codice che rappresenta la macchina)

- Profilo larghezza in funzione di Y

- Numero veli

- Diametro anima

- Peso bobina

- Data e ora inizio produzione

- Data e ora fine produzione

- Densità bobina

- Profilo di velocità di svolgimento in funzione di Y (uno per ciascuna bobina in svolgimento)

- Profilo di velocità di lavorazione funzione di Y

- Accelerazione in funzione di Y

- Allungamento in funzione di Y

- Restringimento prodotto in funzione di Y

- Profilo di tensione (o tiro) applicato in funzione di Y (uno per ciascun abobina in svolgimento)

-Difetti inclusi rilevati da sistema di rilevazione (ad esempio visione), che comprende

- N. difetti inclusi

- Immagine difetto (immagine del difetto)

- Dimensione lungo Y

- Area difetto

- Grado di severità

- Stop macchina in funzione di Y (storico degli stop macchina associati all’asse Y) - Strappi avvenuti in funzione di Y (Storico degli strappi rilevati ad esempio tramite sistema ottico associati all’asse Y).

Negli esempi sopra descritti, si è fatto specificatamente riferimento ad etichette elettroniche di tipo RFID e corrispondenti antenne RFID per la scrittura/lettura delle stesse. In altre forme realizzative, al posto di etichette elettroniche possono essere utilizzati supporti grafici, come ad esempio etichette cartacee in cui sono rappresentati codici alfanumerici, a barre o di tipo QR , od altri ancora. In tal caso, al posto di antenne che scrivono e leggono a distanza i supporti, sono necessarie delle stampanti per stampare le etichette grafiche e dei dispositivi di lettura ottica dei simboli grafici rappresentati. Ancora possono essere utilizzate anche etichette a banda magnetica e relativi dispositivi di scrittura e lettura dei dati memorizzati nella manda magnetica.

In generale, i supporti a cui associare i codici identificativi, possono essere fissati alle anime di supporto su cui è arrotolato il prodotto per creare la bobina, oppure sulla superficie esterna della bobina stessa.

Opportunamente, il sistema di database 31, o almeno una sezione di questo, è associato ad un server accessibile via rete telematica anche da remoto, per cui da una lettura del codice identificativo G o K associato ad una etichetta RFID durante una lavorazione nel secondo stabilimento, è possibile risalire alle informazioni associate al codice stesso, ovvero alla bobina primaria B1 o B2 in lavorazione, e quindi alle informazioni della posizione dei parametri di prodotto e/o processo sulla bobina stessa. Quindi è possibile dislocare il processo produttivo in più sedi. Pertanto, ad esempio, sarà possibile operare una fase di produzione e avvolgimento in bobine primarie in un primo stabilimento, effettuare la ribobinatura in un secondo stabilimento e la fase di conversione in un terzo stabilimento (o una combinazione differente di questi), mantenendo comunque la possibilità di associare alle bobine lo storico dei parametri di prodotto e/o processo.

Appare pertanto chiaro che il sistema ora descritto è in grado di tracciare e memorizzare parametri di processo e di prodotto, tra i quali i difetti del prodotto, lungo tutta la catena di produzione di una bobina di prodotto sottile, fino al prodotto finale (o un prodotto semilavorato) realizzato con detta bobina. I parametri di prodotto e processo selezionati, sono memorizzati in un sistema di database associati ad un codice di identificazione della bobina da cui il prodotto finale (o semi-lavorato) è realizzato.

Secondo l’invenzione, tutti o alcuni di questi parametri di prodotto e/o processo sono utilizzati per predire la presenza di difetti di prodotto durante una fase di lavorazione intermedia di un prodotto sottile avvolto in bobina, mediante un metodo che prevede di

- ricevere una bobina di prodotto sottile alla quale è stato assegnato un codice identificativo univoco memorizzato in un sistema di database e contenente parametri di processo e/o prodotto rilevati nelle fasi di produzione di detto prodotto sottile avvolto in detta bobina a monte di detta fase di lavorazione intermedia, associati al codice identificativo univoco,

- accedere al sistema di database,

- inserire uno o più dei parametri di processo e/o prodotto associati al codice identificativo univoco della bobina contenuti nel sistema di database in un modello predittivo, che utilizza una correlazione, realizzata mediante logiche di apprendimento automatico, tra grandezze storicizzate relative ai parametri di prodotto in uscita dalla fase di lavorazione intermedia e grandezze storicizzate relative a parametri di processo e/o prodotto delle medesime bobine rilevati nelle fasi di produzione di dette bobine a monte di detta fase di lavorazione intermedia, al fine di predire parametri di prodotto in uscita da detta fase di lavorazione intermedia,

- confrontare i parametri di prodotto predetti con rispettivi valori limite predefiniti,

Pertanto, grazie a tale metodo, è possibile compiere una azione, nella fase di lavorazione intermedia, atta a modificare i parametri di processo della lavorazione al fine di evitare il superamento di detti valori limite, o per scartare porzioni di prodotto potenzialmente pericolose per eventuali lavorazioni a valle di detta stazione, con evidenti vantaggi produttivi.

E’ evidente che, per realizzare tale metodo, sia necessario accumulare una certa mole di parametri di prodotto e/o processo, per poter implementare il modello predittivo.

In ogni fase di lavorazione (produzione prodotto sottile, avvolgimento in bobina primaria, eventuale ribobinatura, eventuale confezionamento), vengono raccolti tutti i parametri necessari per descrivere il processo ed i risultati in termini di qualità e difettosità.

Per ciascuna fase si hanno tre gruppi di parametri:

• i parametri che descrivono il processo produttivo, ovvero le condizioni operative, che possono essere sia puntuali (ad esempio ricetta di taglio, diametro, peso), che variabili lungo il prodotto avvolto (ad esempio velocità, tensione di avvolgimento/svolgimento, larghezza della striscia di prodotto, temperatura del prodotto),

• i parametri relativi a ciò che viene lavorato: materie prime, specifiche di coesionamento, codice delle bobine e così via, e prevalentemente si tratta di dati puntuali,

• i parametri che descrivono la qualità e i difetti del prodotto: il numero e la tipologia dipende da lavorazione a lavorazione, sono caratterizzati da informazioni topologiche, tipo delle coordinate riferite alla lunghezza e alla larghezza del prodotto stesso; si possono intendere quindi come parametri generati dinamicamente, in quanto dipendenti da ciascuna lavorazione.

Tutti i parametri sono raccolti nel sistema database che centralizza l’informazione e che è a sua volta connesso all’apparato di controllo elettronico 30, che ne consente l’elaborazione.

Il compito del sistema di elaborazione è quello di “correlare” caratteristiche dei materiali in input delle varie fasi produttive, con le condizioni operative e con i difetti, ma anche di ottimizzare le impostazioni da applicare alle macchine coinvolte in ciascuna fase. Per fare questo si possono utilizzare anche le informazioni (ovvero i paramenti di prodotto e/o processo) provenienti dalle fasi precedenti.

L’operazione è resa possibile sia dalla tracciabilità dei materiali lavorati, dalla bobina primaria in poi, sia dall’assegnazione ad ogni punto della bobina dei parametri di processo, di qualità e di difetto, che vengono storicizzati in funzione della lunghezza sull’asse Y.

Il sistema di elaborazione è preposto a creare uno o più modelli di “Machine Learning” (apprendimento automatico) che descrivono il comportamento dei sistemi in ciascuna fase, predicendo i difetti, al fine di:

• operare sulle variabili di processo per evitare la formazione di difetti

• scartare le porzioni difettate o segnalare le bobine che contengono posizioni potenzialmente difettose per il processo a valle.

Lo scopo è di avere una garanzia di qualità maggiore, sia per i prodotti semilavorati che per il prodotto finito, limitando o evitando del tutto l’insorgenza di difettosità.

I modelli matematico-statistici sviluppati ricadono nella branca dell’intelligenza artificiale (IA) o machine learning (ML) - apprendimento automatico - in quanto, di base, si sviluppa una procedura attraverso cui la macchina impara come agire/reagire autonomamente in seguito a determinati input. L’intelligenza artificiale di cui il sistema è dotato è quindi costituita da una serie di algoritmi, appositamente sviluppati, per modellare scenari come quello fin qui descritto.

Il modello è basato su algoritmi di intelligenza artificiale che operano due funzioni:

• la funzione di apprendimento

• la funzione di predizione

La funzione di apprendimento è basata sui parametri di processo e/o prodotto acquisiti. Compito della fase di apprendimento è la ricerca della struttura di correlazioni e di relazioni di causa effetto esistente tra le variabili del sistema.

La funzione di apprendimento attua una correlazione tra tutti i parametri storicizzati nelle fasi precedenti e i parametri (principalmente i difetti) individuati nelle fasi successive, come ad esempio la fase di conversione e ribobinatura e la qualità del prodotto.

Questa operazione permette di elaborare un modello di Intelligenza artificiale che mette in relazione i parametri di prodotto/processo (opportunamente, i difetti) e la qualità del prodotto con le condizioni che sono in grado di influenzare la comparsa del difetto. La funzione di apprendimento genera un modello matematico delle fasi di lavorazione: la funzione di predizione.

La funzione di predizione ha il compito di indicare i parametri di prodotto e/o processo (opportunamente, i difetti) potenziali che possono comparire in tempo reale, o quasi, basandosi sui parametri rilevati fino a quell’istante.

L’impiego di tecniche di Intelligenza Artificiale è motivato dal fatto che la tipologia e la quantità di dati risponde alla definizione di Big Data:

• Volume: quantità di dati (strutturati, non strutturati) generati nell’unità di tempo; il database raccoglie una gran quantità di dati generati da sorgenti eterogenee;

• Varietà: i dati sono di differenti tipologie e sono storicizzati in formati sia non strutturati che semi strutturati;

• Velocità: la velocità con cui i nuovi dati vengono generati, quindi la frequenza di produzione del dato, ovvero la frequenza di campionamento; oltre alla velocità di generazione del dato, si parla anche di velocità alla quale deve essere effettuata l’elaborazione dei dati stessi.

La fase di apprendimento è costituita da due macrofasi, una fase esplorativa ed una fase di sviluppo dei modelli. Una volta terminata la fase di esplorazione, necessaria per prendere confidenza con il sistema in studio e consolidare la base dati da utilizzare per costruire i modelli, segue la parte di Machine Learning (apprendimento automatico), che rispetta il seguente flusso di lavoro:

- identificazione delle sorgenti dati da utilizzare per l’analisi

- pulizia dei dati

- estrazione delle caratteristiche oggetto dell’analisi

- sviluppo dei modelli di Machine Learning

- definizione di un gruppo di prova di caratteristiche oggetto dell’analisi - inizio della fase di apprendimento

- scelta dei modelli e degli algoritmi più performanti

- valutazione approfondita degli algoritmi di Machine Learning selezionati - selezione del miglior modello di Machine Learning

- rilascio del modello di Machine Learning

- controllo delle performance del modello di Machine Learning, al fine di operare aggiustamenti, integrazioni o migliorie

Nel flusso di lavoro da seguire per generare una infrastruttura di Intelligenza Artificiale completa, sono previsti due cicli iterativi: un primo ciclo che va dalla fase di creazione di funzioni descrittive alla fase di strutturazione del gruppo di prova, un secondo ciclo che va dalla fase di inizio della fase di apprendimento a quella di selezione del modello. Questa seconda fase è l’effettiva fase di apprendimento.

Ad oggi sono disponibili molti algoritmi per l’analisi i dati e lo sviluppo di infrastrutture di Intelligenza Artificiale. In estrema sintesi, sono disponibili algoritmi basati su modelli lineari, quali l’analisi dei componenti principali (PCA) o la regressione multivariata (PLS) o algoritmi non lineari, come le reti neurali (ANN) o, ancora più nuovi, gli algoritmi che fanno parte dell’ecosistema del “Deep Learning”. La tipologia di algoritmo da impiegare, o fra cui scegliere, dipende dalla tipologia dei dati e dallo scopo del lavoro, ovvero se si tratta di una analisi non supervisionata (quindi esplorativa) o supervisionata (quindi volta a classificare o a trovare relazioni di causa effetto).

Preferibilmente, l’analisi di parametri la cui struttura è fissata, quali le caratteristiche delle materie prime o i parametri operativi di macchina, possono essere eseguite con algoritmi quali la PCA (in caso di analisi esplorativa) o PLS e Random Forest. Nel caso invece si analizzino parametri provenienti da acquisizioni di durata variabile, come i processi di ribobinatura o converting, o di grandi quantità di parametri complessi, come le immagini delle difettosità, è invece opportuno ricorrere ad algoritmi di Deep Learning, quali, ad esempio, rispettivamente, l’algoritmo Long Short-Term Memory (LSTM) per le serie temporali ed il Convolutional Neural Network (ConvNet) per le immagini.

Il software utilizzato per questa analisi è di tipo auto-adattativo, ovvero è in grado, via via che la base dati si amplia e vengono annotati difetti e qualità del prodotto, di aggiornare i modelli in uso. Il software infatti comprende un modello di apprendimento preimpostato, che permette di prevedere parametri di prodotto e/o processo (opportunamente, i difetti e qualità) associati al prodotto finito, ma tale software comprende anche una funzionalità di apprendimento automatico la cui funzione è quello di, man mano che la base dati si amplia, aggiornare i criteri dei modelli preimpostati e perfezionarli. I modelli preimpostati vengono controllati a scadenze definite, aggiornandoli con i nuovi parametri di processo e/o prodotto. Se le performance del modello migliorano, si conservano i nuovi criteri, altrimenti rimangono in vigore i criteri del modello precedentemente in uso.

ESEMPIO 1

Si supponga di avere un processo in cui si creano prodotti avvolti in carta tissue e composto dalla fase primaria (produzione in linea e avvolgimento in bobina primaria), confezionamento e conversione. La fase di ribobinatura nell’esempio in questione non è presente e la conversione opera direttamente con bobine monovelo di tipo primario (“Master Roll”).

Durante la fase produttiva si deve garantire un prodotto che limiti i problemi di lavorazione nella fase di conversione.

Il processo consente di raccogliere alcuni dei parametri sopra indicati, e in particolare nella fase primaria almeno le seguenti grandezze:

- Identificatore della bobina (è il codice di identificazione della bobina primaria) - Identificazione tipo di prodotto (codice che identifica il tipo di prodotto; la notazione dipende dal tipo di prodotto/processo/produttore/cliente)

- Tipo macchina (codice che rappresenta la macchina di avvolgimento)

- Lunghezza bobina

- Larghezza formato

- Diametro esterno

- Grammatura

- Tolleranza grammatura

- Tipo di anima

- Diametro anima

- Peso bobina

- Data e ora inizio produzione

- Data e ora fine produzione

- Densità bobina

- Profilo di velocità della linea produttiva in funzione di Y

- Profilo di velocità dell’arrotolatore in funzione di Y

- Profilo di grammatura in Cross Direction (o asse X) e lungo Y (il profilo lungo l’asse X è misurato dai sistemi QCS; il sistema si occupa di storicizzare i vettori grammatura misurati lungo X per creare il profilo completo lungo X e Y. La risoluzione e quindi il numero di punti archiviato dipende dalla risoluzione dello strumento QCS. A titolo di esempio la risoluzione lungo X può essere di 32 settori lungo la larghezza del prodotto)

- N. difetti inclusi

- Posizione X (posizione del difetto con il sistema di riferimento bobina)

- Posizione Y (posizione del difetto con il sistema di riferimento bobina)

- Dimensione lungo X

- Dimensione lungo Y

- Area difetto

- Grado di severità

Durante la fase di confezionamento e trasporto si acquisisce almeno il codice di identificazione della bobina per tracciarne il transito da quella fase.

Durante la successiva fase di conversione della bobina, vengono acquisiti almeno i seguenti parametri:

- Identificatore conversione (identifica la lavorazione di conversione in essere) - Identificazione bobina (viene identificato il codice di identificazione della bobina in conversione, nella stazione di svolgitura relativa; possono esserci una o più bobine)

- Tipo di macchina di conversione (codice che rappresenta la macchina)

- Numero veli del prodotto sottile in conversione dalla bobina

- Data e ora inizio produzione

- Data e ora fine produzione

- Profilo di velocità di svolgimento in funzione di Y (uno per ciascuna bobina) - Profilo di velocità di lavorazione funzione di Y

- Stop macchina in funzione di Y (storico degli stop macchina associati all’asse Y) - Strappi avvenuti in funzione di Y (storico degli strappi rilevati ad esempio tramite sistema ottico associati all’asse Y)

Il processo in esame archivia i parametri suddetti per le bobine lavorate. Il processo di archiviazione avviene su una struttura ibrida relazionale/non relazionale in modo da archiviare e rendere fruibili efficacemente tutti i parametri disponibili. Nel processo in oggetto infatti ci sono parametri di tipo statico, ad esempio l’identificatore della bobina, l’identificatore del tipo di prodotto o il tipo di macchina, che non sono destinati a cambiare nel corso del processo stesso, mentre altri dati, quali il profilo di velocità dell’arrotolatore o il profilo di velocità di svolgimento dovranno essere registrati istante per istante con una frequenza sufficientemente elevata. I primi potranno essere archiviati in un database di tipo SQL, mentre i secondi dovranno essere archiviati in un database più adatti a gestire in tempi rapidi grandi quantità di dati (ad esempio database di tipo “Time series”, tra cui quelli noti con i nomi commerciali di “cassandra”, “historian”, ecc.).

Dopo che il sistema ha collezionato uno storico consistente di parametri di processo e prodotto, la funzione di apprendimento è in grado di elaborare un modello matematico che correla gli strappi avvenuti nella fase di conversione con tutti gli altri parametri. Nella fase di sviluppo del modello viene eseguito un primo step di analisi esplorativa, che permette di capire l’effettivo livello di consolidamento dei parametri e l’eventuale necessità di produrre delle funzioni apposite, che sintetizzino in modo opportuno i parametri. In questa fase si operano anche quelle procedure di “preprocessing” e pulizia fino a rendere i dati relativi ai parametri pronti per essere utilizzati per la costruzione dei modelli. Per effettuare questo percorso si usa principalmente l’analisi dei componenti principali (PCA) o tecniche di visualizzazione grafica. Tali tecniche sono di tipo “unsupervised”, ovvero prive di ipotesi a priori, per evitare di “inquinare” i risultati dell’analisi. La procedure fin qui descritta deve poi confluire in un protocollo di analisi (algoritmo) definito, standardizzato e riproducibile, perché questo deve essere il collettore (funnel) attraverso cui tutti i parametri, prodotti nel corso di future lavorazioni, dovranno passare, al fine di essere utilizzabili prontamente nei modelli predittivi seguenti.

Per costruire un modello predittivo si definisce una o più variabili target, in questo caso, ad esempio, le variabili target possono essere:

• Grammatura

• Difetti

• Fermi macchina

• Strappi

A titolo di esempio si consideri lo strappo. Grammatura e difetti diventano quindi parametri predittori, assieme alle altre variabili. L’obiettivo è prevenire la formazione di strappi e quindi capire quali sono i predittori e che proprietà devono avere (valore), perché si verifichi lo strappo. Il modello che si sceglie di utilizzare è un algoritmo di classificazione che dirà quali sono le condizioni in cui si verifica lo strappo. I dati di input sono tutti quelli riportati nelle liste precedenti, fatto salvo quelli statici (ad esempio il tipo di macchina, a meno che non si intenda poi estendere l’algoritmo anche ad altre macchine) o comunque impostati dall’operatore, che verranno utilizzati solo come riferimento iniziale, per distinguere questa produzione dalle altre.

I principali algoritmi di classificazione da testare sono: PLS-DA, Random Forest, SVM e ANN. Si usano degli indicatori di performance per verificare quale permette di ottenere le migliori performance e si sceglie l’algoritmo più performante. La procedura di studio avviene definendo un gruppo di prova dei parametri ed un gruppo di validazione comprendente circa un 20% dei dati originali, che sia ugualmente rappresentativo. Il gruppo di prova si usa per allenare e tarare l’algoritmo, mente il gruppo di validazione si usa per effettuare una validazione esterna.

L’algoritmo di classificazione ha due output:

• Il modello predittivo, che indicherà, prima che lo strappo si verifichi, che questo potrebbe verificarsi

• Una selezione di variabili, con i corrispondenti valori di soglia, che sono effettivamente quelle da cui può dipendere la formazione o meno dello strappo; questa selezione permette di avere modelli ridotti più leggeri e più veloci da utilizzare.

Il modello viene quindi riallenato nella forma ridotta e viene messo in produzione.

In termini concreti, ad esempio, il modello ci può dire che può accadere che lo strappo carta avviene quando la velocità di svolgitura è superiore a 400 mt/min e la grammatura nel punto dello strappo differisce oltre il -10% dalla grammatura nominale, pur essendo entro la tolleranza ammessa. Ciò consente di sviluppare un protocollo/algoritmo modello che indica e predice all’operatore o alla macchina in fase di formazione che nell’istante in cui questi parametri assumono dati valori, si può generare un difetto. A quel punto la macchina o l’operatore possono correggere il processo per evitare la condizione critica dei parametri della bobina e per le bobine già prodotte il sistema può configurare la macchina di conversione al fine di limitare l’effetto dannoso di quella combinazione di parametri (es. riduzione automatica della velocità in quel tratto di prodotto).

ESEMPIO 2

Si prenda in considerazione un processo per prodotti di tessuto non tessuto nella cui fase di conversione si vanno ad accoppiare ed incollare assieme più veli di pari larghezza nominale di tessuto non tessuto.

Il processo è composto dalla fase primaria (produzione tessuto non tessuto, avvolgimento in bobina primaria), fase di ribobinatura, imballaggio e conversione.

Durante la fase di svolgimento e lavorazione nella macchina di conversione finale il prodotto non tessuto può subire una variazione della larghezza rispetto a quella originale del prodotto dovuto alla diversa tensione di svolgimento. Si osserva che in alcuni casi l’entità del restringimento è diversa tra i veli da accoppiare con il risultato di un prodotto finale non conforme o comunque di qualità inferiore. Si vogliono individuare le interazioni e influenze dei fattori produttivi e di avvolgimento del prodotto che producono un restringimento diverso tra i veli.

Per quanto riguarda i parametri di prodotto e processo da considerare, sono almeno tutti quelli indicati precedentemente per la fase primaria, la ribobinatura, il confezionamento ed la fase dio conversione.

Il processo in esame archivia i parametri suddetti per le bobine lavorate. Il processo di archiviazione avviene su una struttura ibrida relazionale/non relazionale in modo da archiviare e rendere fruibili efficacemente tutti i parametri disponibili. Nel processo in oggetto infatti ci sono parametri di tipo statico, ad esempio l’identificatore della bobina, l’identificatore del tipo di prodotto o il tipo di macchina, che non sono destinati a cambiare nel corso del processo stesso, mentre altri parametri, quali il profilo di velocità dell’arrotolatore o il profilo di velocità di svolgimento dovranno essere registrati istante per istante con una frequenza sufficientemente elevata. I primi potranno essere archiviati in un database di tipo SQL, mentre i secondi dovranno essere archiviati in database più adatti a gestire in tempi rapidi grandi quantità di dati (ad esempio database di tipo “Time series”, tra cui quelli noti con i nomi commerciali di “cassandra”, “historian”, ecc.).

Dopo che il sistema ha collezionato uno storico consistente di dati di parametri, la funzione di apprendimento è in grado di elaborare un modello matematico che correla la differenza tra la larghezza nominale dei veli e i profili di larghezza dei veli in funzione di Y nel punto più prossimo alla fase di accoppiamento (restringimento) sulla macchina di conversione, considerando tutti gli altri parametri di tutte le altre fasi coinvolte.

Nella fase di sviluppo del modello di viene eseguito un primo step di analisi esplorativa, che permette di capire l’effettivo livello di consolidamento dei parametri e l’eventuale necessità di produrre delle funzioni apposite, che sintetizzino in modo opportuno i parametri. In questa fase si operano anche quelle procedure di “preprocessing” e pulizia fino a rendere i dati relativi ai parametri pronti per essere utilizzati per la costruzione dei modelli. Per effettuare questo percorso si usa principalmente l’analisi dei componenti principali (PCA) o tecniche di visualizzazione grafica di tipo “unsupervised”, ovvero prive di ipotesi a priori. La procedura fin qui descritta deve poi confluire in un protocollo di analisi (algoritmo) definito, standardizzato e riproducibile, perché questo deve essere il collettore (funnel) attraverso cui tutti i dati, prodotti nel corso di future lavorazioni, dovranno passare, al fine di essere utilizzabili prontamente nei modelli predittivi seguenti.

Per costruire un modello predittivo si definisce una o più variabili target, in questo caso, ad esempio, la variabile target è la differenza tra la larghezza nominale dei veli e quella reale in funzione dei punti di accoppiamento. Questa variabile, a differenza di quanto visto nell'esempio precedente, è un variabile continua, perciò deve essere studiata mettendo in campo algoritmi diversi dai precedenti.

Il modello che si sceglie di utilizzare ci dirà quali sono i parametri operativi che maggiormente hanno effetto sulla fase di accoppiamento dei veli e le condizioni in cui è meglio operare. I dati di input da utilizzare sono tutti quelli riportati negli esempi precedenti, fatto salvo quelli statici (ad esempio il tipo di macchina, a meno che non si intenda poi estendere l’algoritmo anche ad altre macchine) o comunque impostati dall’operatore, che verranno utilizzati solo come riferimento iniziale, per distinguere questa produzione dalle altre.

I principali algoritmi di regressione da testare sono: PLS, Lasso Regression, Ridge regression, SVM e ANN. Si usano degli indicatori di performance per verificare quale permette di ottenere le migliori performance e si sceglie l’algoritmo migliore. La procedura di studio avviene definendo un gruppo di prova dei dati dei parametri ed un gruppo di validazione comprendente circa un 20% dei dati dei parametri originali, che sia ugualmente rappresentativo, come è il gruppo di prova, del gruppo di parametri in studio. Il gruppo di prova si usa per allenare e tarare l’algoritmo, mente il gruppo di validazione si usa per effettuare una validazione esterna.

L’algoritmo di classificazione ha due output:

• Il modello predittivo, indica, le variabili maggiormente influenti sull’accoppiamento dei veli. Questa selezione permette di avere modelli ridotti più leggeri e più veloci da utilizzare. Si creerà quindi un modello ridotto che contiene solo le variabili più significative.

• Le condizioni operative ottimali, dato il tipo di lavorazione.

In termini concreti, ad esempio, si osserva che il profilo di restringimento possiede molteplici correlazioni con grado diverso con numerosi parametri rilevati nelle fasi a monte. La correlazione più forte si ha con il profilo di grammatura e il profilo di larghezza del velo rilevato nelle fasi precedenti, con il tiro e scorrimento nella fase di conversione.

Per mezzo della funzione di apprendimento si osserva che nei casi in cui si ha la maggiore differenza tra i restringimenti dei veli della stessa lavorazione il sistema individua che le maggiori differenze tra le bobine caricate nella macchina di conversione risiedono nella velocità della linea nella fase primaria.

Questa conclusione possibile mediante l’oggetto dell’invenzione consente di agire per migliorare il processo di formazione e avvolgimento correggendo dinamicamente la tensione di lavoro sulla macchina di conversione, di abbinare al meglio i veli (ad es. con velocità di formazione vicine tra loro) oppure contrassegnare il prodotto in anticipo con un grado di non conformità.

E’ inteso che quanto illustrato rappresenta solo possibili forme di attuazione non limitative dell’invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza uscire dall’ambito del concetto alla base dell’invenzione. L’eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni allegate ha unicamente lo scopo di facilitarne la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni e non ne limita in alcun modo l’ambito di protezione.

Claims

“METODO DI PREDIZIONE DELLA PRESENZA DI DIFETTI DI PRODOTTO DURANTE UNA FASE DI LAVORAZIONE INTERMEDIA DI UN PRODOTTO SOTTILE AVVOLTO IN BOBINA” RIVENDICAZIONI 1) Metodo di predizione della presenza di difetti di prodotto durante una fase di lavorazione intermedia di un prodotto sottile avvolto in bobina, che prevede di - ricevere una bobina di prodotto sottile alla quale è stato assegnato un codice identificativo univoco memorizzato in un sistema di database, quest’ultimo contenente parametri di processo e/o prodotto rilevati nelle fasi di produzione di detto prodotto sottile avvolto in detta bobina a monte di detta fase di lavorazione intermedia, associati a detto codice identificativo univoco, - accedere a detto sistema di database, - inserire uno o più dei parametri di processo e/o prodotto associati al codice identificativo univoco di detta bobina contenuti in detto sistema di database in un modello predittivo, che utilizza una correlazione, realizzata mediante logiche di apprendimento automatico, tra grandezze storicizzate relative ai parametri di processo e/o prodotto in uscita da detta fase di lavorazione intermedia e grandezze storicizzate relative a parametri di processo e/o prodotto delle medesime bobine rilevati nelle fasi di produzione di dette bobine a monte di detta fase di lavorazione intermedia, al fine di predire parametri di prodotto in uscita da detta fase di lavorazione intermedia, - confrontare detti parametri di prodotto predetti con rispettivi valori limite predefiniti, - generare una informazione di diagnosi predittiva di difetti di prodotto sottile in base al risultato di detto confronto.
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui, successivamente a detta generazione di una informazione predittiva, il metodo comprende una azione, in detta fase di lavorazione intermedia, atta a modificare i parametri di processo della lavorazione al fine evitare il superamento di detti valori limite, o per scartare porzioni di prodotto potenzialmente pericolose per eventuali lavorazioni a valle di detta stazione.
3) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase di lavorazione intermedia è una fase di ribobinatura, comprendente lo svolgimento del prodotto sottile di una bobina, definita bobina primaria, e l’avvolgimento del prodotto sottile in una o più bobine, definite bobine secondarie, di dimensioni laterali uguali o inferiori alla bobina primaria, in cui a detta bobina primaria è associato un detto codice identificativo univoco, definito codice primario, memorizzato in detto sistema di database e al quale sono associati parametri di processo e/o prodotto rilevati nelle fasi di produzione di detto prodotto a monte di detta fase di ribobinatura, e a ciascuna bobina secondaria è associato un relativo detto codice identificativo univoco, definito codice secondario, a cui sono associati sia parametri di processo e/o prodotto rilevati nelle fasi di produzione di detto prodotto sottile a monte di detta fase di ribobinatura, sia parametri di processo e/o prodotto rilevati nella fase di ribobinatura, o una fase di conversione del prodotto sottile avvolto in bobina in un manufatto finito o semi-finito, che prevede lo svolgimento di una bobina del prodotto sottile e l’inserimento del prodotto sottile in un modulo di conversione del prodotto sottile avvolto in bobina in un manufatto finito o semi-finito.
4) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui, in detto sistema di database, a detto codice identificato univoco di detta bobina sono associati parametri di processo e/o prodotto rilevati durante la produzione in linea di detto prodotto sottile e/o durante il successivo avvolgimento in una detta bobina di detto prodotto sottile prodotto in linea.
5) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui in detto sistema di database, a detto codice identificato univoco di detta bobina sono associati parametri di processo e/o prodotto rilevati durante una fase di confezionamento di detta bobina.
6) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti parametri di prodotto, per una relativa bobina, sono memorizzati in funzione della posizione dell’area del prodotto in cui parametro è stato rilevato.
7) Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui la posizione dell’area del prodotto in cui parametro è stato rilevato è memorizzata mediante un sistema di coordinate con origine riferito alla bobina stessa, comprendente - un primo asse di coordinate parallelo all’asse della bobina, con zero corrispondente preferibilmente ad un fianco della bobina, e un secondo asse di coordinate corrispondente allo svolgimento lineare del prodotto sottile attorno all’asse della bobina su cui è avvolto, con origine preferibilmente coincidente con il punto di inizio dell’avvolgimento del prodotto sottile sull’anima di supporto della bobina.
8) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui l’assegnazione a detta almeno una bobina di un codice identificativo univoco prevede la marcatura di almeno una detta bobina mediante applicazione di un supporto, a) grafico, o b) elettronico, ad esempio di tipo RFID, o c) a banda magnetica, contenente detto codice identificativo univoco, e la memorizzazione di detto codice identificativo univoco in detto sistema di database.
9) Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui, nel caso di un supporto elettronico o magnetico, è presente una fase di programmazione per l’assegnazione di detto codice identificativo primario di detto supporto, che avviene prima dell’applicazione del supporto a detta almeno una bobina, oppure quando detto supporto è applicato alla bobina primaria.
10) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di lettura del codice univoco di detta bobina all’inizio di detta fase di lavorazione intermedia del prodotto sottile avvolto in detta bobina.
11) Impianto per produrre bobine di prodotti sottili, atto ad attuare un metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
12) Impianto per produrre bobine di prodotti sottili, comprendente - una linea di produzione di prodotto continuo sottile, comprendente un sistema di controllo in grado di conoscere parametri di prodotto e/o processo della linea stessa, - un sistema data-base contenente parametri di prodotto e/o processo rilevati durante la produzione del prodotto sottile e delle bobine e codici identificativi delle bobine prodotte associati ai parametri di prodotto e/o processo relativi a dette bobine, - almeno un eventuale arrotolatore posto all’uscita di detta linea di produzione di prodotto continuo sottile, atto ad arrotolare il prodotto sottile in uscita da detta linea in una bobina primaria, comprendente un sistema di gestione dell’arrotolatore, un dispositivo di lettura e/o scrittura su supporti grafici, elettronici o magnetici, da associare alle bobine primarie in arrotolamento, atto a scrivere o programmare detti supporti, operativamente connesso con detto centro elettronico di gestione e un sistema di valutazione del prodotto in ingresso all’arrotolatore, comprendente preferibilmente un modulo di controllo qualità QCS, e/o un modulo di ispezione visiva dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche, - una eventuale ribobinatrice atta realizzare una o più bobine secondarie da dette bobine primarie provenienti dall’arrotolatore, comprendente un sistema di valutazione del prodotto in avvolgimento alle bobine secondarie, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva dei difetti e/o di tipo di rilevazione di particelle metalliche, ed un ulteriore eventuale modulo di controllo qualità QCS, un dispositivo di lettura del codice identificativo della bobina in svolgimento, ed un dispositivo di lettura e/o scrittura su supporti grafici, elettronici o magnetici, di codici identificativi da associare alle bobine secondarie in avvolgimento, ed un sistema di gestione atto a comunicare i parametri di prodotto e/o processo rilevati da detto sistema di valutazione del prodotto in avvolgimento a detto sistema data-base in associazione ai codici identificativi delle bobine secondarie a cui detti parametri sono riferiti, - una eventuale stazione di confezionamento per bobine primarie o secondarie, comprendente un dispositivo di lettura dei codici identificativi delle bobine su supporti associati a dette bobine, ed un sistema gestione della fase di confezionamento, a cui è associato un sistema di valutazione delle bobine che vengono confezionate, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva, detto sistema di gestione essedo atto a comunicare i parametri di prodotto e/o processo associati al confezionamento e rilevati da detto sistema di valutazione delle bobine in confezionamento, a detto sistema data-base in associazione ai codici identificativi delle bobine a cui detti parametri sono riferiti, - una stazione di conversione per bobine in prodotti finiti o semilavorati, comprendente una o più stazioni di svolgitura per una o più bobine, una macchina di conversione di dette una o più bobine, un dispositivo di lettura dei codici identificativi delle bobine in svolgitura, un sistema valutazione del prodotto svolto dalle bobine e che entra nella macchina di conversione, che può comprendere ad esempio un modulo di ispezione visiva, sensori della macchina di conversione sono presenti sensori per determinare parametri del prodotto in lavorazione, i parametri di processo e/o prodotto acquisiti in durante la fase di essendo associati alle rispettive bobine che vengono svolte, ovvero ai loro codici identificativi nel sistema database, - un software di gestione dei parametri di processo e/o prodotto associati ai codici identificativi univoci delle bobine contenuti in detto sistema di database, in cui è implementato un modello predittivo, che utilizza una correlazione, realizzata mediante logiche di apprendimento automatico, tra grandezze storicizzate relative ai parametri di processo e/o prodotto in uscita da una fase di lavorazione dell’impianto e grandezze storicizzate relative a parametri di processo e/o prodotto delle medesime bobine rilevati nelle fasi di produzione di dette bobine a monte di detta fase di lavorazione intermedia, detto modello essendo atto a predire parametri di prodotto in uscita da detta fase di lavorazione.
13) Impianto secondo la rivendicazione 12, comprendente mezzi di variazione dei parametri di processo di detta linea di produzione di prodotto sottile, e/o di detto arrotolatore, e/o di detto confezionamento, e/o di detta ribobinatrice, e/o di detta stazione di conversione, atti a modificare i parametri di processo della lavorazione al fine evitare il superamento di detti valori limite, o per scartare porzioni di prodotto potenzialmente pericolose per eventuali lavorazioni a valle di detta stazione.