Lo smart manufacturing facilita la convergenza tra il mondo fisico e quello digitale: in particolare, la simulazione fornisce agli ingegneri la possibilità di virtualizzare ogni fase del ciclo di sviluppo del prodotto, velocizzando i processi di progettazione e rendendo la “personalizzazione di massa” una effettiva realtà.
A cura di Pier Giuseppe Dal Farra, IoT Industry Business Expert, Orange Business Services
Per rimanere competitivi nei mercati digitali odierni, i produttori devono sempre più ridurre il time-to-market ed accelerare lo sviluppo di nuovi prodotti e processi produttivi, garantendo qualità ed efficienza immutate. Allo stesso tempo, devono essere flessibili di fronte alla domanda dei clienti.
La simulazione è sempre più adottata come mezzo per raggiungere questi obiettivi. Può essere utilizzata in fase di progettazione del prodotto – per verificare se vi siano guasti potenzialmente costosi grazie a un prototipo iniziale – così come per la simulazione dell’impianto nel suo complesso, in modo che le linee di produzione possano essere testate e ottimizzate prima di essere messe in funzione.
Un esempio è Nebia, una start-up che stava cercando di progettare un telefono da doccia in grado di trasformare l’esperienza dell’utente, risparmiando sul consumo di acqua e di energia. Dato che il grosso del costo di una doccia è il riscaldamento dell’acqua, ai progettisti è venuta l’idea di atomizzare il getto per aumentare di dieci volte la superficie complessiva coperta dall’acqua, riducendo i livelli di consumo. I suoi ingegneri hanno accelerato il time-to-market utilizzando strumenti di simulazione che hanno consentito loro di testare rapidamente le varianti del prodotto.
Un altro esempio sono le aziende di abbigliamento sportivo, le quali stanno cercando di rendere mainstream la stampa 3D già precedentemente impiegata per la realizzazione dei prototipi dei progetti.
Adidas, ad esempio, utilizza la tecnologia di stampa 3D e 4D Carbon CLIP (che si basa sulla sintesi di luce digitale) per produrre scarpe da corsa progettate attingendo ai dati individuali relativi allo stile di corsa del cliente.
“Per tutta la sua storia recente il processo di produzione ha seguito gli stessi quattro passaggi che compongono il ciclo di sviluppo del prodotto: progettazione, prototipazione, verifica e produzione. Carbon ha cambiato il concetto: abbiamo rotto il ciclo e stiamo rendendo possibile passare direttamente dalla progettazione alla produzione”, ha affermato Joseph DeSimone, co-fondatore e CEO di Carbon.
Giocare alla fabbrica
Molti di noi associano la simulazione al mondo del gioco. IBM è riuscita a collegare il mondo dei giochi e la fabbrica intelligente attraverso un gioco di simulazione interattivo. È progettato per mostrare come Watson, la sua piattaforma di intelligenza artificiale in esecuzione su un supercomputer, possa aumentare notevolmente la produttività. Nella simulazione della “fabbrica modello” di due minuti, l’utente assume il ruolo di un produttore di calzature ed esplora come le linee di produzione possano utilizzare Internet of Things, analytics, apprendimento automatico e intelligenza artificiale per raddoppiare la produzione, senza però raddoppiare parallelamente attrezzature ed investimenti.
Il gioco si apre con la richiesta di un ordine: 2.000 unità di scarpe blu e 3.000 di camoscio. Tutto nella fabbrica intelligente procede senza intoppi fino a quando l’allerta meteo di Watson suggerisce che una tempesta di neve potrebbe interrompere la fornitura di camoscio. Il giocatore deve decidere come riportare la produzione sotto controllo.
Successivamente, un avviso di manutenzione predittiva evidenzia che è probabile che si verifichi un errore di sistema nelle 24 ore successive. Il feedback vocale del tecnico di manutenzione viene preso in carico da Watson, che utilizza l’analisi dei dati per trovare la causa principale del problema. Watson rileva una parte difettosa e chiede all’ingegnere di sostituirla. Senza interruzioni per i successivi 30 giorni, tutti gli ordini rispettano le tempistiche e il budget.
Nella vita reale potrebbe non essere altrettanto semplice, ma il gioco interattivo offre una panoramica di come l’Industry 4.0, in combinazione con sensori intelligenti, analytics e intelligenza artificiale, possa ottimizzare le operazioni in tempo reale.
Vedo doppio
I modelli digitali (digital twins) stanno diventando sempre più popolari nel settore produttivo. Sono fondamentalmente rappresentazioni “gemelle” digitali di oggetti fisici che funzionano virtualmente. Hanno enormi implicazioni sia per l’innovazione che per l’efficienza operativa negli ambienti smart factory.
I ‘digital twins’ permettono di incrementare sensibilmente la conoscenza del fenomeno che si vuole studiare e di reagire più rapidamente al cambiamento delle condizioni al contorno, in particolare quando si tratti di manutenzione preventiva ed ottimizzazione del sistema. Secondo la società di analisi Gartner, i ‘digital twins’ possono anche ridurre i costi operativi e, in alcuni casi, gli investimenti estendendo la vita di un oggetto.
Il produttore tedesco Siemens utilizza copie digitali, software di simulazione e big data per far progredire il manufacturing. Può simulare processi di produzione end-to-end, analizzare il volume di produzione ed intervenire sui macchinari, quando necessario. Per aumentare il controllo del livello di qualità, è in grado di utilizzare le copie digitali per simulare i cambiamenti in tempo reale prima di metterli in atto nel mondo reale.
Cosa ci aspetta
L’aumento dei costi di manodopera e di sistema, insieme all’aumento della domanda da parte dei clienti, mette sempre più pressione sui produttori. La simulazione consente a progettisti, ingegneri e dirigenti di rispondere alle sfide in un ambiente privo di rischi e a bassi costi. Per il proprietario della fabbrica intelligente, è davvero una scelta semplice.
