Scuola 4.0 - Next Generation Labs
L'ISIS Zanussi di Pordenone è destinataria dei fondi rientranti nell’ambito delle azioni finanziate con il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) - Missione 4: Istruzione e Ricerca - Componente 1 – Potenziamento dell’offerta dei servizi di istruzione: dagli asili nido alle Università - Investimento 3.2:
Scuola 4.0 - Azione 2 - Next Generation Labs – Laboratori per le professioni digitali del futuro
Codice Nazionale: M4C1I1.4-2022-981-P-11658
Codice CUP: J54D22004780006
Totale autorizzato: € 164.644,23
Generalità
L’intervento previsto ha promosso l’evoluzione dell’attuale laboratorio di macchine utensili. Oltre ad inserire un nuovo centro di lavoro si provvederà ad interfacciare le diverse macchine e apparecchiature presenti sulla rete scolastica in modo da renderle accessibili dalle postazioni informatiche già presenti nell’aula informatica adiacente.
Le diverse postazioni informatiche sono state dotate degli opportuni software CAD/CAM per consentire agli studenti di procedere alla modellazione 3D ed alla successiva programmazione dei centri di lavoro simulando in anteprima l’effetto grazie all’utilizzo di programmi di digital twin. In aggiunta è stato predisposto un opportuno software di raccolta dati per gestire i dati di lavoro resi disponibili dai centri stessi in modo da ipotizzare una pianificazione della produzione integrata con adattamenti in tempo reale.
Fabbisogni formativi
La crescente propensione delle imprese verso la digitalizzazione ed automazione dei processi industriali, dovuta alle trasformazioni della quarta rivoluzione industriale (Industry 4.0), sta spingendo gli ambiti della progettazione, della ricerca e della produzione verso una maggiore applicazione delle tecnologie per la modellazione 3D. Tutto ciò sta determinando un significativo impatto sul mercato del lavoro perché, a fronte della velocità di innovazione dei sistemi produttivi, sta aumentando il fabbisogno di nuove competenze digitali in grado di applicare tali innovazioni all’interno delle imprese stesse.
A partire da questo scenario la scuola si propone di rafforzare ulteriormente la proposta formativa tesa a sviluppare competenze per il disegno industriale attraverso sistemi CAD/CAM evoluti, senza rinunciare però a garantire ai propri allievi una conoscenza di base dei linguaggi di programmazione macchina anche attraverso l’utilizzo di Software che implementino il digital twin. Accanto a queste competenze che sono tradizione ormai di un manutentore meccanico non possono mancare le conoscenze di base delle reti informatiche per l’interconnessione delle macchine e le logiche di data-collection per una pianificazione intelligente dei carichi macchina e soprattutto l'elaborazione di strategie di manutenzione predittiva.
Il manutentore meccanico dell’industria 4.0 avrà un profilo di competenze multidisciplinare che gli consentiranno di interagire con sistemi complessi e sempre maggiormente interconnessi. Sarà un professionista flessibile in grado sia di operare on field per l’avvio dei processi e la risoluzione dei problemi sia in ufficio tecnico a supporto dell’R&D nella fase di industrializzazione del prodotto.
Laboratorio macchine a controllo numerico
Nel laboratorio CAD-CAM, aula E0.5, erano già collocati due centri di lavoro a controllo numerico e una macchina a taglio laser. Nell’area centrale del laboratorio è collocato un ampio tavolo che all'occorrenza diventa uno spazio di lavoro di gruppo. Due ulteriori centri di lavoro sono collocati nell'aula E0.6, l’area open space dell’officina meccanica adiacente.
L’intervento ha promosso l’evoluzione dell’attuale laboratorio di macchine utensili con l’inserimento di un ulteriore centro di lavoro verticale. La nuova macchina è stata fisicamente collocata nello spazio dell’officina meccanica, aula E0.6, sia per facilità di movimentazione sia per consentire ai docenti il suo utilizzo in contemporanea con i torni manuali attualmente presenti nell’officina.
Il centro di lavoro individuato, DN Solutions modello DNM4500, è una macchina di ultima generazione, a tre assi, con magazzino portautensili a caricamento automatico e con controllo Heidenhain TN620. La nuova macchina si connette con la rete ethernet del laboratorio per rendere disponibili i parametri significativi di lavoro, tutto questo per poter sfruttare le potenzialità offerte dai moderni software di controllo e gestione della produzione per la fabbrica digitale.
La scelta del controllo HEIDENHAIN merita alcune note esplicative. Nel territorio pordenonese la tipologia di controllo maggiormente diffusa è FANUC mentre HEIDENHAIN risulta la soluzione più performante per il settore stampi. La scuola possiede già due macchine con controllo FANUC mentre per HEIDENHAIN è disponibile solamente un’attrezzatura datata, è apparso quindi opportuno fa ricadere la scelta per il nuovo controllo proprio su HEIDENHAIN anche in virtù del fatto che il linguaggio di programmazione appare più intuitivo di altri.
Aula informatica CAD/CAM e modellazione solida
Attigua al laboratorio macchine utensili e direttamente comunicante con questo è disposta l’aula informatica, aula E0.4, dotata di ventiquattro postazioni con
altrettante workstations più ulteriori quattro personal computer di servizio. All’interno dell’aula, equipaggiata con un monitor interattivo, è posizionata anche una stampante 3D.
L’intervento oggetto del presente progetto è stata l'installazione e la dotazione di licenze per ciascuna workstation di un opportuno software CAM, fruibile con l’attuale parco macchine. Per questo è stata scelta la proposta MASTERCAM, nella versione Educational Suite 2023.
Il controllo del nuovo centro di lavoro si completa con una stazione di programmazione virtuale stand-alone che consente di sviluppare, testare e ottimizzare i programmi di lavoro senza la necessità di trovarsi a bordo macchina. La stazione di programmazione implementa le medesime funzionalità previste dalla macchina fisica.
In aggiunta a quanto sopra è stato acquisito un applicativo software Industria 4.0 Ready - Over 4.0 - che consenta di eseguire un monitoraggio della produzione attraverso l’acquisizione diretta di dati dall’impianto, integrando le informazioni a valle provenienti dal campo con quelle a monte previste dalla pianificazione nel rispetto dei requisiti richiesti dall’industria 4.0. Oltre ad inserire un nuovo centro di lavoro si provvederà ad interfacciare le diverse macchine e apparecchiature presenti sulla rete scolastica in modo da renderle accessibili dalle postazioni informatiche già presenti.
Formazione
L’adozione di nuove piattaforme software e di nuovi macchinari ha reso necessaria un’importante attività di training per il gruppo dei docenti direttamente coinvolti nell’utilizzo del nuovo laboratorio.
E' stata svolta la formazione sul centro di lavoro per la durata di due giorni. E' stata inoltre svolta la formazione per l'utilizzo di Mastercam per una durata complessiva di n ore. Alla formazione prevista hanno partecipato anche alcuni allievi delle classi quinte in modo da accelerare il trasferimento di competenze da una parte e dall’altra coinvolgendo in modo attivo gli studenti nei processi di rinnovamento della scuola.
Verranno promossi inoltre incontri e visite con le aziende del territorio che già utilizzano le tecnologie previste dal nuovo laboratorio per comprenderne le ricadute sui processi produttivi attuali ma soprattutto le possibili evoluzioni future.
Server di rete
La necessità sempre maggiore di interfacciare dispositivi e attrezzature in rete è stata garantita da un intervento di integrazione e ampliamento della rete scolastica che ha comportato l’acquisto di un nuovo server di rete e relativo software di gestione, l’inserimento di NAS (Network Attached Storage) per l’archiviazione ed il back-up dei dati utente e l'implementazione di un firewall.
L’aggiornamento della rete informatica didattica dell'istituto, che operava in precedenza con server hardware e software obsoleti, era una necessità urgente. E' stato implementato un nuovo server, l'HP Enterprise ProLiant ML350 Gen10, equipaggiato con il sistema operativo "Windows Server 2022 Standard". E' stata implementata una soluzione avanzata di storage e backup, attraverso una coppia di NAS (Network Attached Storage) in configurazione cluster high-availability, unitamente a un NAS di backup. Infine, è stato aggiunto un firewall con un pacchetto di protezione WatchGuard per il rilevamento delle minacce.
Aggiornamento del server hardware e software:
Il precedente sistema operativo di rete Windows Server 2008 aveva raggiunto la fine del ciclo di vita del supporto esteso già nel gennaio 2020. Ciò significa che non riceveva più aggiornamenti di sicurezza critici, lasciando la rete informatica esposta a potenziali vulnerabilità e minacce. Inoltre non era adeguato al supporto dei sistemi operativi Windows 10 e Windows 11.
L'adozione del nuovo server HP Enterprise ProLiant ML350 Gen10, con il sistema operativo "Windows Server 2022 Standard", garantisce la disponibilità di un ambiente operativo moderno, affidabile e sicuro. Le nuove funzionalità, insieme agli aggiornamenti continui di sicurezza, contribuiscono a proteggere i dati e a migliorare l'efficienza delle operazioni di rete.
Sono inoltre state acquisite le necessarie licenze aggiuntive di Windows Server 2022 per l'implementzione di macchine virtuali e le relative licenze client per la gestione dei dispositivi collegati in rete.
Implementazione di macchine virtuali
L'aggiornamento alla nuova piattaforma ha consentito anche la creazione di macchine virtuali (VM) all'interno del server. Le VM offrono numerosi vantaggi, tra cui la capacità di eseguire più sistemi operativi e applicazioni su una singola macchina fisica, riducendo i costi di implementazione hardware. Inoltre, le VM semplificano la gestione e il provisioning delle risorse di rete, consentendo una maggiore flessibilità e scalabilità.
Su una VM è stato installato il pacchetto Industria 4.0 Ready - Over 4.0, fornito con la nuova macchina CNC, per l'interconnessione ai sistemi informatici di fabbrica con caricamento da remoto dei part program, l’integrazione automatizzata con il sistema della fabbrica, un sistema di telediagnosi.
Soluzione avanzata di storage e backup
L'implementazione di una coppia di NAS in configurazione cluster high-availability fornisce una maggiore ridondanza e disponibilità dei dati critici. In caso di guasto di un NAS, l'altro prenderà immediatamente il controllo, garantendo la continuità operativa senza interruzioni. Inoltre, l'aggiunta di un NAS di backup consente di creare copie di sicurezza regolari dei dati, proteggendo l'organizzazione da potenziali perdite di informazioni in caso di eventi indesiderati come cancellazioni accidentali, guasti hardware o attacchi informatici.
Firewall con pacchetto di protezione WatchGuard
Un elemento cruciale per garantire la sicurezza della rete è l'implementazione di un firewall avanzato. Il firewall fisico utilizza anche un pacchetto di protezione WatchGuard per il rilevamento delle minacce. Questa soluzione integrata offre funzionalità avanzate di sicurezza, tra cui la rilevazione delle intrusioni, il filtro del traffico, la gestione delle applicazioni e la protezione da attacchi DDoS (Distributed Denial of Service). Tale pacchetto di protezione contribuirà a identificare e mitigare le minacce informatiche, proteggendo così l'integrità e la riservatezza dei dati aziendali.
Conclusione
Server, firewall e NAS dati sono stati installati presso l’aula tecnica del reparto F.
Il NAS di backup è stato installato, per esigenze di sicurezza, nel rack collocato presso l’ufficio tecnico.
L'aggiornamento della rete informatica con un nuovo server basato su "Windows Server 2022 Standard", l'implementazione di una coppia di NAS in configurazione cluster high-availability, l'aggiunta di un NAS di backup e l'installazione di un firewall con un pacchetto di protezione WatchGuard sono stati passi essenziali per garantire la sicurezza, l'affidabilità e l'efficienza delle operazioni dell’istituto. L'investimento in queste soluzioni avanzate consente di proteggere i dati aziendali, di migliorare le performance di rete e di affrontare le sfide future in modo ottimale.