Italcementi: quando Intelligenza Artificiale fa rima con sostenibilità grazie a Microsoft Azure e HoloLens

Fondata nel 1864, Italcementi è un’azienda solida ma allo stesso tempo moderna: con più di 150 anni di storia, non ha mai smesso di guardare all’innovazione tecnologica, un connotato che le ha consentito di trovarsi decisamente a suo agio all’interno del Gruppo HeidelbergCement, di cui fa parte dal 2016.

Solo in Italia, Italcementi può contare su 14 siti produttivi, tra cementerie e centri di macinazione; va da sé che l’impatto ambientale è sempre stato in cima alle priorità dell’azienda, insieme all’attenzione per la qualità. “Negli ultimi anni”, dice Manuel Vitali, Head of IT and Digital Transformation di Italcementi, “è stato varato un piano strategico a livello Corporate, chiamato Beyond 2020, che fa della sostenibilità e del digitale due punti di forza, pensati non solo per rispettare il territorio e l’ambiente, ma anche per creare valore per partner e clienti. A questo scopo, stiamo lavorando per rendere più efficiente lo stato attuale dei processi aziendali e per ridisegnare molti degli strumenti che utilizziamo”.

In questa logica, una delle sfide più importanti si è rivelata l’analisi efficace dei processi di produzione del clinker – il componente base del cemento - e del cemento stesso, al variare delle materie prime e del combustibile. Monitorare i processi che impiegano diverse combinazioni di elementi e avere poi la capacità di analizzare i dati significa, infatti, poter elaborare metodi più sostenibili per la realizzazione del prodotto finito.

“Un’analisi fondamentale per l’ottimizzazione dei processi produttivi si effettua tramite la microscopia elettronica (SEM)”, racconta Roberto Cucitore, Head of Quality and Innovation di Italcementi, “che rivela le caratteristiche del materiale durante e dopo il processo di cottura. Rispetto al passato - quando queste pratiche erano manuali, e quindi sporadiche, – si è reso necessario aumentare la frequenza di monitoraggio e costruire un rilevamento continuo, non più solo on-demand come si faceva un tempo”.

L’occasione per Italcementi di accelerare nell’innovazione di processo arriva entrando a far parte del progetto di Microsoft “AI Hub”, un’iniziativa di ecosistema volta a mettere a fattor comune l’expertise di partner nazionali qualificati per aiutare le realtà italiane a cogliere i vantaggi dell’Intelligenza Artificiale e per promuovere lo sviluppo di progetti sperimentali e la rapida prototipizzazione in risposta alle esigenze di diversi settori industriali. In questo quadro Italcementi, con l’aiuto di Cluster Reply, ha analizzato varie applicazioni di algoritmi di AI e Machine Learning e si è lasciata ispirare da uno use-case legato al settore automotive, che faceva leva su algoritmi avanzati per ricercare la difettosità negli air-bag mediante immagini catturate al microscopio. 

Una squadra vincente

Guidata da Cluster Reply, Italcementi sceglie quindi di affidarsi a occhi chiusi alla tecnologia Microsoft, perché molte soluzioni erano già nel “portafoglio hi-tech” del Gruppo, offrendo un duplice vantaggio: una curva di apprendimento più rapida e una maggiore probabilità di riutilizzo delle soluzioni costruite.

“La scelta di Cluster Reply è stata il frutto di una selezione sui casi d’uso e sul know-how dei partner Microsoft”, dice Vitali, “e la squadra vincente è stata completata dal coinvolgimento di Zeiss, determinante per raggiungere gli obiettivi desiderati in termini di automazione e di qualità di rilevazione ottica”.

Italcementi produce circa dieci differenti tipi di clinker in diversi impianti produttivi, e la sfida era quella di analizzare almeno una volta alla settimana il risultato delle tante combinazioni di materie prime e combustibili, alla ricerca del prodotto migliore ma anche più sostenibile.

L’integrazione della capacità calcolo, analisi dati, AI e Machine Learning della piattaforma cloud Microsoft Azure e di Azure Analytics, della qualità delle ottiche Zeiss e del know how di Cluster Reply si rivela vincente: iniziato nel secondo trimestre del 2021, il progetto viene rilasciato in diversi stabilimenti tra il terzo e il quarto trimestre dello stesso anno.

L’intelligenza lavora di notte

Grazie all’automazione e all’Intelligenza Artificiale, l’acquisizione delle immagini e le analisi routinarie possono essere eseguite di notte dalle macchine, mentre il personale durante le ore di lavoro si può dedicare ad altre attività a valore aggiunto, come quelle di decifrazione delle informazioni di più alto livello.

“A oggi non mi risulta ci sia nessun altro produttore di clinker che riesca a fare analisi con questa frequenza”, dice con orgoglio Cucitore, “il che dimostra ancora una volta la vocazione innovativa di Italcementi e di tutto il Gruppo”.

Anche grazie alla soluzione tecnologica implementata, Italcementi riuscirà ad abbattere notevolmente le emissioni di CO2, contribuendo alla decarbonizzazione. Interessante quanto emerso da un intervento su un impianto, che mostrava consumi eccessivi e che può essere esemplificativo delle efficienze abilitate dalle nuove tecnologie: “L’analisi al microscopio elettronico sull’impianto in questione”, dice Cucitore, “ha consentito di individuare le ragioni di questi consumi eccessivi riportandoli sui valori storici con un risparmio pari a circa il 5% di energia di macinazione. Tutto questo determina un enorme recupero e quindi una ottimizzazione delle emissioni di CO2”. Inoltre, grazie al monitoraggio e all’analisi continua dei dati, Italcementi può sperimentare l’utilizzo di materiali di recupero provenienti da altri processi, incrementando ulteriormente la sostenibilità continuando ad assicurare i medesimi livelli di resistenza meccanica e di durabilità.

Nel futuro le analisi saranno ancora più dettagliate

Nel 2022 Italcementi prevede di iniziare un’altra fase del progetto, che alle caratteristiche già misurate oggi - la porosità prima di tutto – aggiungerà l’analisi di altri aspetti importanti del materiale incrementando le possibilità di miglioramento del processo produttivo, in modo che il vantaggio competitivo ottenuto dall’azienda possa ulteriormente consolidarsi.

“L’obiettivo è quello di affinare l’analisi dei dati di porosità e di altri parametri che oggi rileviamo”, dice Vitali, “per creare una base dati aziendale che ci consenta di essere sempre più efficaci. Poi, costruito un flusso informativo efficiente, proseguiremo con l’analisi microstrutturale dei materiali. Ancora una volta, l’obiettivo non sarà quello di sostituire le persone con le macchine, ma di dotare i nostri specialisti di strumenti sempre più sofisticati per aumentare la qualità del prodotto da una parte e contribuire alla decarbonizzazione dall’altra. In aggiunta avremo la possibilità di incrementare il tempo di utilizzo di un’attrezzatura molto sofisticata e costosa”.

Anche la realtà mista ha un ruolo importante

Nello slancio verso le nuove tecnologie, grazie alla collaborazione con Microsoft, è stato utilizzato con successo anche un altro componente fortemente legato all’AI: la realtà mista attraverso il visore olografico HoloLens2. Impiegato da Italcementi in ambito controllo qualità, questo strumento si è rivelato strategico soprattutto durante i lockdown, quando la filiera del cemento era considerata indispensabile alla ripresa del Paese. Il sistema, integrato con la piattaforma di collaborazione cloud Microsoft Teams anche per la raccolta della documentazione, ha soppiantato la più classica e meno efficace videochiamata via smartphone, ed è stato utilizzato per le verifiche ispettive di legge, quando muoversi e avere contatti personali era difficoltoso: gli addetti operativi nella costruzione o nell’ampliamento di opere viarie, infrastrutture e ospedali, potevano così indossare HoloLens e trasmettere in tempo reale le immagini a un ispettore collegato da remoto via Teams, preservando così la continuità operativa anche in condizioni emergenziali.