Un robot per l'Ilva di Taranto

Siamo abituati a considerare la presenza di robot nelle moderne aziende termomeccaniche come un fatto pressoché normale. La diffusione delle celle robotiche in ogni settore industriale è sempre più ampia e pervasiva e tocca tutti gli stadi del processo produttivo nella maggior parte dei settori. Una frontiera della ricerca in tal senso è rappresentata dallo sviluppo di ambienti cooperativi, dove uomini e robot svolgono fianco a fianco senza barriere ed in maniera sicura le operazioni più complesse. Tuttavia esistono settori industriali nei quali l'implementazione di sistemi cooperativi uomo-robot è ostacolata e rallentata dalle condizioni ambientali, che possono essere estreme in alcune applicazioni (ad esempio, a causa di temperature elevate, presenza di polveri, fumi e vapori). A ciò si aggiungono le intrinseche difficoltà di alcune operazioni, che richiedono una combinazione di notevole forza ed estrema precisione e devono essere supervisionate e riconosciute da operatori umani in osservanza di precise e severe norme di sicurezza.

Nel settore siderurgico, il progetto internazionale dal titolo "Robotic workstation in harsh environmental conditions to improve safety in the steel industry - ROBOHARSH", cofinanziato dal Research Fund for Coal and Steel, rappresenta uno dei primi tentativi di creare un ambiente collaborativo in cui un robot supporta il personale tecnico in una complessa e delicata operazione di manutenzione. In questo progetto, coordinato dall’Istituto TeCIP della Scuola Superiore Sant’Anna, che coinvolge il gruppo BM e l’azienda rumena PSC, è stata sviluppata e installata presso lo stabilimento ILVA di Taranto una stazione di lavoro robotizzata progettata ad hoc per supportare le operazioni di ispezione, pulizia e sostituzione dei componenti refrattari del cosiddetto "cassetto" della siviera. La siviera è il grande contenitore dove la ghisa liquida viene trasformata in acciaio tramite il processo di acciaieria.

Il cassetto è il dispositivo rivestito di materiale refrattario che consente all'acciaio liquido di fluire dalla siviera alla paniera della colata continua ed il suo corretto funzionamento è cruciale ai fini della sicurezza delle operazioni. Un minuscolo disallineamento delle componenti refrattarie o un loro non perfetto stato di pulizia può provocare fuoriuscite di acciaio liquido, creando notevoli problematiche a livello di sicurezza. Viene quindi implementata una complessa catena di operazioni di monitoraggio, verifica, pulizia e sostituzione di componenti che necessita di una stretta supervisione da parte dei tecnici di impianto. Pertanto, al momento, questo genere di operazioni viene svolto ancora in maniera totalmente manuale nella stragrande maggioranza delle acciaierie del mondo. Questo implica che un paio di operatori lavorino per un tempo non trascurabile in una zona vicina al fondo della siviera, ovviamente vuota ma ancora calda, e debbano sollevare e manipolare componenti di peso considerevole.

La cella robotica sviluppata nel progetto non sostituisce completamente l’intervento umano, ma lo supporta e lo migliora, eliminando nel contempo le operazioni più onerose. Un robot manipola tutte le componenti più pesanti, effettua le operazioni di pulizia con lancia ad ossigeno e, tramite un sofisticato sistema di visione artificiale, ispeziona in maniera approfondita il dispositivo per analizzare lo stato di usura dei componenti. Ogni operazione deve essere autorizzata e verificata dagli operatori che però, a differenza di quanto avviene normalmente, passano la maggior parte del tempo in un pulpito climatizzato e supervisionano le operazioni tramite una interfaccia grafica che propone, analizza ed elabora le immagini raccolte dal sistema di visione, fornendo indicazioni e suggerimenti utili all’operatore, al quale però spettano le decisioni fondamentali sulle operazioni che il robot esegue. Un sistema di telecamere di sorveglianza copre l’intera cella e fornisce ulteriore supporto alla supervisione.

Il progetto non è ancora finito: attualmente è in corso la sperimentazione sul campo, che è mirata non solo ad una validazione tecnica, ma anche a verificare l’usabilità del sistema da parte dei lavoratori ed allo sviluppo di strumenti a supporto del radicale cambiamento delle pratiche operative che l’introduzione del sistema comporta. I partner del progetto sono consapevoli che qualunque innovazione tecnologica, per avere successo, deve accompagnarsi ad un processo di “innovazione sociale”: deve essere accolta e condivisa dagli utenti finali, in un processo di raffinamento dell’idea tecnica, che diventa anche un processo di “co-creazione,” perché i destinatari dell’innovazione forniscono elementi fondamentali per il miglioramento dell’idea progettuale di base. Questo concetto è fondante per il progetto ROBOHARSH, giacché gli operatori sono stati coinvolti sin dalle prime fasi della progettazione. Inoltre un pool di sociologi dell’Università Tecnica di Dortmund assiste gli ingegneri nella progettazione di un adeguato percorso formativo per i lavoratori nonché in una onnicomprensiva valutazione delle prestazioni del sistema.

Ancora una volta, un approccio multidisciplinare si dimostra l’unica opzione per affrontare la sfida dell’introduzione delle nuove tecnologie per automatizzare e digitalizzare i processi industriali più complessi.