Un principio fondamentale nell’ingegneria di produzione e metrologia è che una macchina utensile, per quanto precisa, non potrà mai produrre un pezzo entro le tolleranze stabilite. Troppe le variabili in gioco. Usura degli utensili, dilatazione termica, vibrazioni, errori di allineamento. Serve un monitoraggio del ciclo di lavorazione e dati e informazioni che alimentino un miglioramento continuo della produzione. Azioni che, per essere efficienti, vanno coordinate e condivise attraverso l’intera catena del valore del processo manifatturiero, dalla progettazione all’ingegneria, dalla produzione al controllo qualità. Un principio che la divisione Manufacturing Intelligence del gruppo Hexagon realizza sviluppando soluzioni integrate Design, Make e Inspect supportate da simulazione in digital twin e algoritmi di intelligenza artificiale.
Aerospace, automotive, energy. Non c’è azienda di questi settori che non utilizzi prodotti e soluzioni Hexagon, sia in manifattura tradizionale che in manifattura additiva. La tecnologia è applicata al 95% delle auto prodotte nel mondo, nel 90% degli aerei e nel 75% degli smartphone e ha contribuito a ridurre i tempi di ispezione fino al 75% e i tempi di sviluppo di circa 8 mesi. Tra i clienti della divisione Hexagon (gruppo industriale svedese da 5,4 miliardi di euro quotato alla borsa di Stoccolma con attività nel mondo manufacturing, minerario, dell’agricoltura e delle costruzioni): Airbus, Leonardo, Radici Group, SpaceX, Bmw, Byd, Smith & Nephew, Stryker, Canon, Huawei, e nei mercati energy e heavy equipment, Baker Hughes, Kuka e Alstom.
«Molte officine meccaniche che realizzano parti e componenti hanno spesso soluzioni frammentate e non collegate tra loro. Una condizione che limita l’efficienza della produzione. Noi risolviamo questo problema creando la trama digitale o digital thread per interconnettere tutte le diverse componenti applicative», afferma Luca Ruggiero, managing director sales Italy di Hexagon Manufacturing Intelligence. Il risultato che si ottiene dall’avere soluzioni integrate Make, Design, Inspect? Una produzione lean alimentata da feedback loop, da cicli di interazione non stop e in real time tra ambienti Cad, Cae, Cam e di metrologia. «In questi ultimi anni ci siamo trasformati da azienda di prodotto a fornitore di soluzioni con competenze strategiche di progetto», dice Ruggiero. «Prima eravamo riconosciuti come venditori di tecnologia per singole fasi di processo. Ti serve l’inspection? Ti vendo la macchina di misura. Ti interessano i sistemi di simulazione? Ecco i sistemi Cae. Vuoi migliorare la produzione? Ecco i sistemi Cam. Il nostro punto di forza è ora la system integration. Avere le migliori tecnologie non è sufficiente. Per farle funzionare è necessario saperle trasformare in soluzioni».
Soluzioni integrate di Design, Make, Inspect, dunque. Un approccio che consente ad Hexagon di sviluppare la fabbrica digitale, garantendo precisione e qualità in ogni fase della catena del valore, dalla progettazione alla produzione fino all’ispezione. Temi che saranno al centro dell’evento “Hexagon Live “Make Data, Make Sense” l’11 e 12 novembre all’Autodromo di Monza, un’occasione per analizzare le potenzialità della tecnologia Hexagon per il manufatturiero, aerospaziale, automotive ed energy & utility, cui parteciperanno imprese come Leonardo ed Eni. Ecco i punti forza, i vantaggi e i benefici che possono derivare dall’adozione di soluzioni Design, Make e Inspect e le 7 raccomandazioni di Hexagon Manufacturing Intelligence per la trasformazione digitale delle officine meccaniche. «Il nuovo modello di go to market basato su soluzioni integrate ha trovato una grande attenzione da parte delle imprese. Stiamo acquisendo ordini che fino a qualche anno fa erano inimmaginabili, contribuendo alla realizzazione di importanti progetti di digitalizzazione», afferma Ruggiero.
L’obiettivo è rendere la produzione più autonoma possibile. Un sistema in grado di apprendere evolvere e adattarsi alla nuova domanda di mercato
Il feedback loop rappresenta la logica di processo Hexagon per garantire l’efficienza, la qualità e la continua ottimizzazione di un prodotto o di un processo produttivo. In buona sostanza, è un ciclo di informazioni che consente di apportare modifiche e miglioramenti in una qualsiasi fase dello sviluppo prodotto. La combinazione dell’ingegneria con l’intelligenza artificiale, per esempio, si traduce in simulazioni più rapide ed efficienti di fenomeni dinamici e multifisici, producendo modelli accurati e predittivi di un prodotto. E in fasi di inspection, se il teorico è diverso dal finito gli algoritmi modificano i processi di produzione in completa autonomia. In modo analogo il feedback della produzione interagisce con la progettazione. «Storicamente la produzione si basava su processi rigidi. L’intero modello era sviluppato per la scalabilità e la ripetizione. Ma la nuova domanda, basata su una sempre più forte personalizzazione e variabilità di volumi spinge le aziende a considerare modalità di sviluppo flessibili, dice Ruggiero. Abbiamo, quindi, bisogno di un sistema in grado di apprendere, evolvere e adattarsi. E questo è possibile realizzando un modello predittivo dei dati. Ciò consente di mettere a punto un processo olistico end-to-end caratterizzato da cicli di feedback che forniscono i dati necessari per la simulazione, identificando e riducendo i problemi prima dell’avvio della produzione. Come dire, imparando dalle informazioni di processo in tempo reale e adattandosi, il sistema migliora costantemente verso la massima efficienza», afferma Ruggiero.
Minimizzare gli errori e incrementare la produzione puntando su efficienza energetica e basso impatto ambientale
Con soluzioni Hexagon si analizza e simula il comportamento funzionale prima della produzione fisica. Quale l’asservimento migliore per la macchina sottrattiva o additiva? Il software predispone la produzione per ottimizzare il ciclo di lavoro. Anche in ottica di sostenibilità. «La macchina utensile utilizza 10 kW di potenza? Con soluzioni di correzione nell’utilizzo del mandrino riduciamo i consumi di energia, dice Ruggiero. Alla fine, si potrà avere un risparmio di un 10%, che su una produzione a volume di migliaia di pezzi si può tradurre in una riduzione significativa dei costi. Insomma, diminuisce il tempo di produzione e si acquisisce efficienza energetica realizzando un prodotto con un basso carbon footprint». Hexagon Manufacturing Intelligence fornisce quindi soluzioni che utilizzano i dati derivanti dalla progettazione e dall’ingegneria, dalla metrologia e dalla produzione per rendere l’impresa manifatturiera più intelligente. «Lavoriamo per aiutare i nostri clienti a mettere in piedi processi che siano il più autonomi possibile, ovvero capaci di autoregolarsi e aumentare la propria efficienza grazie al trattamento dei dati prodotti», dice Ruggiero. Anche in ambiente di produzione additivo, offrendo ai progettisti gli strumenti di simulazione e analisi predittiva in grado di ottimizzare i processi di produzione additiva metallica e polimerica, per ottenere il risultato desiderato al primo tentativo.
Monitoraggio macchina: ottimizzare la produzione, prendendo decisioni in tempo reale sugli aggiustamenti da apportare ai processi
La macchina utensile è progettata per produrre con una certa precisione. Ma ci sono mille variabili che ne possono condizionare il funzionamento. Temperatura, umidità…. Se non si è in un ambiente controllato l’utensile si usura. «Occorre avere tutta una serie di strumenti che consentano di effettuare delle compensazioni per poter produrre nelle tolleranze stabilite, spiega Ruggiero. «Compito che viene eseguito in automatico grazie a specifici algoritmi di intelligenza artificiale che provvedono a ricalibrare i parametri macchina». Ottimizzare la produzione, prendendo decisioni in tempo reale sugli aggiustamenti da apportare ai processi: la simulazione consente di prevedere i problemi e ottimizzare la produzione. Grazie al software Hexagon è per esempio possibile regolare le impostazioni di produzione utilizzando un prototipo virtuale del prodotto, accelerando il processo di messa a punto che sarà utilizzato nella fase di produzione di serie. «Combinando quality inspection automatizzata e flussi di lavoro determinati dalla produzione virtuale, le aziende possono supervisionare ogni fase della produzione con significativi risparmi di tempo, sprechi di materiali e costi. E con soluzioni per l’analisi agli elementi finiti (Fem), la fluidodinamica computazionale (Cfd) e la dinamica multibody (Mbd), l’ottimizzazione della progettazione e la progettazione generativa, aiutiamo progettisti, ingegneri e analisti a collaborare durante l’intero processo produttivo per apportare miglioramenti», dice Ruggiero. Insomma, nella logica Hexagon, più dati si acquisiscono in fase di produzione, più è possibile immetterli in un feedback loop per determinare un miglioramento incrementale, lean, di produttività e qualità.
Manufacturing Intelligence, completezza funzionale per il Design, Make e Inspection
La divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon è composta da tre business unit: Design & Engineering (software Cae e di simulazione), Production Software (Software Cad/Cam) e Metrology (sensori, sistemi e software per il controllo dimensionale e di processo). Ciascuna delle business unit può contare su un portfolio prodotti che copre a 360 gradi il ciclo di sviluppo prodotto e produzione. Una completezza funzionale resa possibile dalle oltre 20 acquisizioni messe a segno dal gruppo negli ultimi dieci anni. Nello specifico, la divisione conta più di 9.000 dipendenti nel mondo ed è partner di aziende nei settori automobilistico, aerospaziale, elettronico, dell’energia e dell’heavy equipment. Le soluzioni Cad/Cam sono utilizzate dai produttori di tutto il mondo per programmare macchine utensili Cnc ed eseguire i processi produttivi come da progetto, sia che si tratti di prototipi, prodotti finiti o produzioni in serie. Fiore all’occhiello della simulazione, Msc Nastran, il software sviluppato negli anni sessanta dalla Nasa, diventato poi standard del settore aerospaziale per l’analisi strutturale, per simulare il comportamento di componenti e parti complesse sottoposte a diverse sollecitazioni, come forze, temperature e vibrazioni. «La qualità nella fase di produzione garantisce che l’intento progettuale sia mantenuto per tutto il processo produttivo e per tutto il ciclo di vita, gestendo i costi e migliorando la produttività», dice Ruggiero. Presente in Italia dal 2001, Hexagon ha sedi a Grugliasco (To), Orbassano (To), Romano Canavese (To), Caponago (Mb), Marcon (Ve), Genova, Firenze, Pomigliano d’Arco (Na).
Le 7 raccomandazioni di Hexagon Manufacturing Intelligence per la trasformazione digitale delle officine meccaniche
- Elaborazione di preventivi e pianificazione – Per raggiungere il successo nel settore produttivo è fondamentale integrare gli strumenti di pianificazione strategica per alimentare le fasi di preventivazione e pianificazione. La precisione dei dati è fondamentale e consente di raggiungere un elevato livello di efficienza operativa attraverso l’ottimizzazione dell’allocazione delle risorse, la sincronizzazione dei programmi e il monitoraggio efficace degli ordini di lavoro.
- Progettazione e revisioni – Sviluppare le abilità nel gestire le diverse richieste dei clienti dando priorità alla capacità di adattamento nella realizzazione dei progetti e consentendo la revisione degli stessi in tempo reale. Questa flessibilità è di fondamentale importanza per soddisfare le diverse esigenze dei clienti.
- Preparazione alla produzione – Sfruttare la tecnologia più avanzata per mantenere gli obiettivi di progettazione, ottimizzare la produttività e realizzare componenti di alta qualità. Ciò include la creazione di codici anticollisione, la preparazione dei componenti di serraggio e l’integrazione della produzione additiva e della simulazione digitale per una maggiore efficienza.
- Produzione – Ottimizzare la produzione in officina integrando strumenti e sistemi di monitoraggio avanzati. Sfruttare i dati e le analisi per ottenere informazioni sul funzionamento delle macchine. Integrare l’automazione, l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale per migliorare la precisione e ridurre gli errori, superando i benchmark operativi.
- Misura in officina – Trasformare l’officina in un ambiente di eccellenza basato sui dati adottando la tecnologia di misura. Strumenti all’avanguardia forniscono approfondimenti in tempo reale, rilevano le deviazioni e offrono dati utilizzabili per il perfezionamento continuo dei processi, garantendo precisione e conformità alle specifiche di progetto.
- Verifica – Dare priorità alla tecnica di verifica, comprese le macchine di misura a coordinate e gli scanner laser 3D, per garantire l’accuratezza dei componenti lavorati. Ciò facilita l’analisi delle cause alla radice, consentendo aggiustamenti rapidi e miglioramenti dei processi.
- Reportistica – Stabilire un ciclo di feedback per il miglioramento continuo dell’officina meccanica attraverso reportistica e analisi della qualità. Questi elementi forniscono una visione completa del processo produttivo, consentendo ottimizzazioni mirate e processi decisionali informati.
