La logistica 4.0 trasforma gli impianti elettrici dei magazzini

La logistica è il settore che, più di ogni altro, ha subito un’innovazione significativa, trasformando radicalmente il suo elemento più caratteristico: il magazzino. Questa trasformazione ha coinvolto non solo l’aspetto e la connotazione tecnologica, ma anche le modalità di gestione. Tale trasformazione è stata accompagnata da cambiamenti significativi nelle infrastrutture impiantistiche che hanno dovuto supportare l’elettrificazione e la connettività necessarie per consentire l’introduzione massiccia dell’automazione avanzata.

Il settore della logistica ne­gli ultimi anni ha subito pro­fondi mutamenti. L’impulso dato dalla pandemia e dal conseguente lockdown ha por­tato alla crescita esponenziale dell’e-commerce con la natura­le esigenza di potenziare ogni singolo segmento della supply chain: quello dei trasporti, dive­nuti nel tempo sempre più preci­si e capillari, ma anche quello dei magazzini, divenuti sempre più bisognosi di spazio e di tecnolo­gia per la loro gestione.

Soffermandosi sull’aspetto sta­tico della catena di distribuzione – ovvero il magazzino – è impor­tante segnalare come il suo svi­luppo stia interessando diversi comparti:

• l’immobiliare: con la costruzio­ne di nuovi edifici per la logi­stica e con l’auspicabile riqua­lificazione “brown field” tesa, cioè, dare nuova vita ad aree urbane in passato utilizzate per attività industriali o commer­ciali per riconvertirle a fini lo­gistici;
• l’impiantistico: con l’installa­zione di diverse tipologie di reti tecnologiche per l’utilizzazione di energia elettrica, segnali e fluidi;
• l’energetico: con l’installazione di centinaia di kW di potenza rinnovabile.

Inoltre, anche l’approccio ai ser­vizi tecnici connessi alla gestione della supply chain è profonda­mente variato, basti pensare alla manutenzione che, all’attualità, deve ricorrere alle sue forme più evolute per garantire la continui­tà di servizio delle attività di ma­gazzino.

Il magazzino degli anni ‘80

Fino a pochi decenni fa un ma­gazzino era il luogo in cui accan­tonare le scorte di materie prime o semilavorati per le attività di intralogistica o di prodotto fini­to per la fase di distribuzione. Lo sforzo dei tecnici della logistica era quello di ottimizzare gli spa­zi per disporvi la merce da stoc­care e consentire ai mezzi di mo­vimentazione (carrelli elevatori e transpallet) e agli operatori un’a­gevole circolazione.

L’intera area del magazzino, quindi, veniva dedicata alla si­stemazione dei prodotti orga­nizzando il layout per la gestione delle fasi principali del processo logistico:

• ricevimento;
• stoccaggio;
• picking (prelevamento);
• movimentazione;
• spedizione.

La struttura edilizia del magazzi­no era progettata per soddisfare le esigenze delle diverse fasi o­perative e i requisiti igienico-sa­nitari fondamentali. Oltre alle vie di circolazione, l’unico spazio, di dimensioni minime, non destina­to allo stoccaggio era occupato dal box ufficio utilizzato dal re­sponsabile del reparto o, nelle aziende più strutturate, dai capi­reparto per le attività gestionali e organizzative.

L’altezza interna dell’edificio, normalmente, non era mai inferiore a 7 metri e soli­tamente arrivava anche a 12 me­tri per consentire elevate densità di stoccaggio.

Gli impianti nei magazzini

Dal punto di vista impiantistico, le risorse destinate al magazzino erano limitate all’essenziale. L’illuminazione ordinaria non do­veva garantire elevati livelli di il­luminamento: 100 lux nelle aree di stoccaggio (che potevano sa­lire a 200 lux se occupate con continuità) e 300 lux nelle aree di trasporto, imballaggio e spedi­zione.

Nei magazzini con scaffali, l’il­luminamento medio richiesto scendeva a 20 lux per le zone di passaggio e a 150 lux per le aree di passaggio con presenza di per­sonale e per le sale di controllo. I punti di prelievo della forza mo­trice da destinare ad attività di manutenzione andavano posi­zionati con estrema attenzione in quanto, nei periodi di maggio­re stipamento dei locali, rischia­vano di essere occlusi e/o dan­neggiati dai prodotti movimenta­ti e stoccati.

Le aree dedicate all’alimenta­zione dei sistemi di ricarica del­le batterie al piombo-acido dei carrelli elevatori e dei transpallet elettrici, quando presenti, erano (e sono tuttora) concentrate in zone ben delimitate, spesso all’e­sterno. Questo perché il proces­so di ricarica prevede l’emissione di idrogeno, che può creare at­mosfere potenzialmente esplo­sive, richiedendo quindi un’ade­guata ventilazione.

Gli impianti speciali asserviti al magazzino prevedevano, nean­che a dirlo, dotazioni spartane: oltre alle linee telefonica e dati per il box/ufficio e ai sistemi de­dicati alla security (impianto an­tintrusione) e alla safety (impian­to rivelazione e allarme incendi, quando previsti dalle normative di Prevenzione Incendi), difficil­mente emergevano altre esigen­ze.

Ovviamente, a richieste così “minimal” in termini di numero e tipologia di utenze da alimenta­re, non potevano che corrispon­dere requisiti standard in termini di qualità dei parametri elettrici di fornitura.

Un’analoga impostazione veniva mantenuta per gli impianti a flui­do. Gli ambienti non erano clima­tizzati, dato che la presenza de­gli operatori era saltuaria e inter­mittente, e questi erano comun­que in movimento. La salubrità dell’aria era garantita dai ricam­bi con l’esterno ottenuti trami­te aperture di ventilazione, nor­malmente ricavate in alto nelle pareti di tamponamento o diret­tamente nella copertura a shed, oppure, in caso di pericoli legati alla particolare merce, mediante ventilazione meccanica.

A fini di sicurezza, se previsti dalla normativa di Prevenzione Incendi, poteva essere presen­te l’impianto di spegnimento a idranti (interno e/o esterno) e/o quello a sprinkler a seconda del livello di intensità dello stoccag­gio della merce.

I magazzini oggi: una vera supply-chain

La situazione attuale è radical­mente cambiata, soprattutto per quanto riguarda le reti tecnologi­che elettriche ed elettroniche. Questo perché gli impulsi forni­ti dagli avvenimenti citati in a­pertura di articolo hanno spinto il settore logistico a potenziare ogni singola fase della supply chain e ciò è stato possibile gra­zie all’automazione avanzata che ha portato alla diffusione di:

• WMS (Warehouse Management System): è un sistema software che ha il compito di supportare la gestione operativa dei flussi fisici che transitano per il ma­gazzino;
• identificazione avanzata: le tec­nologie radio sono utilizzate per identificare gli articoli pre­senti in un magazzino;
• tecnologie di smistamento au­tomatico: Sorter, Bomb Bay, Cross Belt, Tilt Tray, Shoe Sor­ter, Pounch Sorter sono diver­si sistemi automatici di smista­mento di pezzi o colli tramite nastri trasportatori, deviatori di direzione, vassoi a deflessione;
• tecnologie di picking automati­co: le postazioni di prelievo (ba­ie) sono dotate di robot antro­pomorfi, cartesiani e umanoidi a cui demandare i compiti ripe­titivi di prelevamento e di posi­zionamento sui punti di imbal­laggio o di trasporto e smista­mento;
• tecnologie di movimentazione automatica avanzata: gli AGV (Automated Guided Vehicle) so­no robot per la movimentazio­ne di pezzi, colli o interi supporti di stoccaggio (POD) che seguo­no un percorso fisso, rilevato da sistemi guidati e si fermano in caso di ostacoli; gli AMR (Auto­nomous Mobile Robots) sono robot mobili che si muovono autonomamente in un ambien­te senza un’infrastruttura gui­dante fissa a pavimento;
• trasloelevatori o miniload: siste­ma di stoccaggio e prelievo au­tomatizzato per unità di carico di piccole o medie dimensioni come cassette, cartoni, vassoi. È costituito da una serie di cor­ridoi con scaffalature a singola o doppia profondità, all’interno dei quali operano delle macchi­ne automatizzate in grado di e­seguire contemporaneamente movimenti lungo l’asse orizzon­tale e lungo l’asse verticale.

Come è facile intuire, non tutti i magazzini sono dotati di tutte le tecnologie appena indicate: la scelta tecnologica è il fattore chiave dello sviluppo e va effet­tuata attentamente esaminando aspetti quantitativi e qualitativi, la selettività, l’accessibilità, l’e­spandibilità, la scalabilità, la ri­dondanza.

Al netto di ciò, è indubbio che tali tecnologie, anche se parzialmen­te adottate, abbiano cambiato in maniera marcata le esigenze im­piantistiche di un magazzino di ultima generazione.

I carichi elettrici moltiplicati

Esaminando i carichi elettrici, si nota una proliferazione signifi­cativa accompagnata da un au­mento della potenza impegnata. Sono principalmente costituiti da motori elettrici con i relativi azio­namenti, ovvero carichi induttivi e non lineari che assorbono ener­gia reattiva e distorcono la forma d’onda della tensione di alimen­tazione.

Inoltre, la gestione auto­matica dei diversi sistemi tramite PLC e la loro supervisione richie­dono una particolare attenzione alla qualità dell’alimentazione elettrica, sia in termini di forma d’onda che di continuità del ser­vizio. Oltre a ciò, molti magazzi­ni hanno optato per l’elaborazio­ne in sede degli ordini telemati­ci e delle relative fasi di evasio­ne, dotandosi di una significativa potenza di elaborazione.

Questo spesso porta alla realizzazione di piccoli data center, che rappre­sentano carichi elettrici partico­larmente critici in termini di qua­lità dell’alimentazione elettrica.

L’impianto elettrico utilizzatore e gli impianti speciali

L’impianto elettrico utilizzatore asservito al magazzino di nuova generazione, quindi, si è dovuto adattare alle nuove specifiche: i cablaggi e le vie cavo sono au­mentati, i quadri elettrici hanno assunto dimensioni più impor­tanti, i sistemi di protezione da sovratensioni di origine atmo­sferica sono sempre più presenti così come i sistemi di rifasamen­to dedicati e i dispositivi di fil­traggio delle componenti armo­niche.

La progettazione dell’impianto elettrico utilizzatore di un ma­gazzino è diventata una pratica professionale complessa e coin­volgente, al pari di quella di un reparto produttivo.

Anche gli impianti speciali, ov­viamente, hanno dovuto sup­portare la rivoluzione 4.0 della supply chain: in particolare, gli impianti di trasmissione dati, sia in modalità cablata sia wireless, sono diventati protagonisti delle installazioni all’interno di un ma­gazzino.

Infatti, com’è noto, senza le co­municazioni elettroniche l’auto­mazione sarebbe ferma alla fine degli anni ’60 quando, cioè, il PLC entrò in fabbrica; non si parlereb­be, quindi, di Quarta Rivoluzione Industriale e di Industrial Inter­net of Things (IIoT), quest’ultimo l’applicazione dell’IoT al settore industriale.