Gestire la sostenibilità attraverso la digitalizzazione dello sviluppo prodotto, dal design alla progettazione per arrivare poi in produzione dove le attività di execution vengono prese in carico e supervisionate dal Mes. E simulazione in digital twin per realizzare stabilimenti più efficienti e produttivi, dall’edificio fino alle linee di produzione e di assemblaggio. Autodesk diventa la fabbrica software per la digitalizzazione end-to-end dei processi manifatturieri e per la gestione del ciclo di vita di linee e impianti produttivi.
«Il design in digital twin di uno stabilimento, di una linea produttiva o di un impianto è un approccio sempre più diffuso e strategico. Riduce i tempi progettazione e soddisfa i risultati attesi nell’ambiente reale», afferma Maurizio Canil, manufacturing executive di Autodesk. Soluzioni di progettazione virtuale che Autodesk rende disponibili ad end user dei più diversi settori e a machine builder. È il caso di Ima Automation. La divisione del Gruppo Ima utilizza infatti Autodesk FlexSim per progettare e simulare impianti e linee complete per il micro e il macro-assemblaggio (circa 300 linee all’anno prodotte e un fatturato superiore ai 392 milioni). Ecco le riflessioni emerse nel corso dell’evento “Digital Factory: la fabbrica del futuro” promosso da Autodesk. Dal Mes all’intelligenza artificiale, dalla simulazione al digital twin. Temi che si incrociano con quelli della sostenibilità. Riduzione di sprechi, progettazione di prodotti in funzione dei parametri che condizionano l’impatto ambientale, sviluppo prodotti e processi con una logica di efficienza energetica, di carbon footprint, di de-manufacturing e re- manufacturing.
Come afferma Paolo Vercesi, executive director di Afil e special guest dell’evento, «la sfida per le imprese italiane è capire come interpretare e valorizzare la transizione digitale per manifatturare la sostenibilità».
Simulare l’intera fabbrica, dalle linee di produzione all’edificio
La convergenza tra simulazione di fabbrica e il Building information modeling (Bim, la metodologia usata nel mondo delle costruzioni) e tutta la dimensione del software per la progettazione, produzione e gestione del ciclo di vita dei prodotti consente a tutti gli stakeholder di progetto, nel manifatturiero e nelle costruzioni, di lavorare su uno stesso modello per pianificare, progettare, convalidare, costruire e gestire la fabbrica.
«La tendenza in atto è quella che vede il passaggio da una progettazione statica a una dinamica, che necessita di una digitalizzazione sempre più spinta in grado di gestire le variabili entro cui il progetto può modificarsi ed evolvere, dice Giancarlo Caldarella, technical sales specialist di Autodesk. Una linea così come un edificio non è più qualcosa di immutabile nel tempo. Devono essere pensati per poter affrontare il futuro, con capacità di integrare nuovi elementi e adattarsi a usi differenti. Si deve sempre essere nella condizione di poter riconfigurare le attuali linee o di crearne di nuove con la massima rapidità», afferma Caldarella. Nello specifico una soluzione è FlexSim, un software di simulazione a eventi discreti che consente di creare modelli dettagliati di linee di produzione e sistemi di movimentazione dei materiali. «È possibile modellare il movimento fisico di robot, nastri trasportatori e altri componenti di una linea e risulta particolarmente utile per analizzare le prestazioni e la stabilità di sistemi complessi con flussi di materiali articolati», dice Caldarella.
I digital twin delle linee di assemblaggio di Ima Automation
La soluzione Autrodesk FlexSim per la progettazione in digital twin è utilizzata da Ima Automation, la divisione del Gruppo Ima che progetta e realizza impianti e linee complete per il micro e il macro-assemblaggio nei mercati automotive, e-mobility, motori elettrici, medical devices, eye care, caps & closures, elettromeccanica e watchmaking (circa 300 linee all’anno prodotte e un fatturato superiore ai 392 milioni). «Le nostre linee sono praticamente tutte automatizzate. Dove si può mettiamo un robot per avere tempi ciclo più veloci. In questo modo si ottengono operazioni replicabili che non comportano fermi macchina. La cosa più difficile nella progettazione è trovare il bilanciamento tra produttività e flessibilità», racconta Luca Emiliani, responsabile del reparto virtual commissioning di Ima Automation.
Complessità che viene semplificata dalla progettazione in digital twin. «Il simulatore FlexSim è diventato la metodologia standard di progettazione. In linee automotive consente di arrivare a uno scarto massimo del 10-15% rispetto ai dati produttivi che si riscontrano nella linea reale. Sembra molto ma è davvero poco. Su cicli di assemblaggio di un motore elettrico o di uno statore significa avere uno scarto di qualche secondo massimo. Su altre linee, nel pharma per esempio, il livello di approssimazione è ancora più contenuto perché possiamo fare una simulazione con dati reali che acquisiamo da linee che sono già in produzione. Riusciamo così a calibrare in modo più accurato il modello della linea futura che si discosta di solo qualche punto percentuale rispetti ai parametri OEE che vengono poi riscontrati nella produzione reale», racconta Emiliani. Digital twin che diventa il modello per la gestione del ciclo di vita della linea. Il digital twin non è infatti utilizzato solo in fase di virtual commissioning. «Una volta implementata la linea sempre più clienti lo utilizzano per supportarne l’evoluzione futura, simulare scenari produttivi in funzione di quelle che sono le istanze di cambiamento della domanda», afferma Emiliani
Gestione operations, il Mes, digitalizzare la pianificazione e l’avanzamento della produzione
Pmi che non hanno ancora digitalizzato la produzione, che hanno tuttora una comunicazione basata su carta. Grandi aziende che vogliono ottimizzare soluzioni esistenti con moduli aggiuntivi, ready to run. Con Prodsmart, soluzione Autodesk di management execution system “cloud native”, plant manager, operation manager e responsabili di produzione possono implementare il software in tempi molto rapidi con piena integrazione di tutto l’ambiente di fabbrica. Non più soluzioni monolitiche, difficili da implementare, poco flessibili. Prodsmart è stato sviluppato secondo una logica open: rende disponibili tutti i connettori per integrare software e hardware multivendor. Nessuna barriera per l’interoperabilità di fabbrica, dunque. «Con Prodsmart le aziende manifatturiere entrano a pieno titolo nella dimensione “all connected factory” dell’industry 4.0», afferma Diego Ponzetto, technical engineer di Autodesk. Il valore aggiunto della soluzione risiede, inoltre, nell’essere parte della piattaforma Fusion, la industry cloud platform di Autodesk che abilita la digitalizzazione dello sviluppo prodotto.
Con Prodsmart, la soluzione Mas di Autodesk, plant manager, operation manager e responsabili di produzione possono implementare il software in tempi molto rapidi con piena integrazione di tutto l’ambiente di fabbrica.
Pianificare e programmare i team, le macchine e i materiali, tracciare e monitorare tutti i flussi di lavoro con dati acquisiti dal campo, rendendo disponibile un’informazione in tempo reale su ogni singolo processo. «Prodsmart offre completa visibilità dall’ordine alla spedizione, con gestione dei costi delle persone, dei materiali e delle macchine per poter aumentare la capacità produttiva e una programmazione degli interventi in logica preventiva e predittiva per ridurre i fermi macchina e avere asset di fabbrica sempre attivi con le più alte performance», spiega Ponzetto.
Il Mes per la sostenibilità
Il Manufacturing execution system coinvolge la fabbrica, l’organizzazione, le macchine, le persone. Riorganizza i processi, non solo recuperando efficienza, ma anche trasformandoli in dati. Dai quali si può partire per introdurre una strategia di sostenibilità piuttosto che di risparmio energetico. Aspetti di assoluta rilevanza, considerato che presto diventerà obbligatorio avere un report di sostenibilità. In sintesi, il Mes di Autodesk automatizza la raccolta dati, migliora la qualità, riduce i tempi di attraversamento del materiale, dall’ingresso fino alla spedizione, consuntiva i tempi di produzione per un puntuale calcolo dei costi. E in ambito di manutenzione, uno specifico software abilita una pianificazione programmata degli interventi. Infine, il modulo per il controllo qualità, che permette di monitorare il materiale di scarto e identificare i difetti, generando rapporti in tempo reale.
Intelligenza artificiale al servizio della progettazione: le potenzialità del design generativo e dell’automazione algoritmica
«Nel settore della progettazione e della produzione, la richiesta di nuovi prodotti e idee è in forte e costante crescita, dice Matteo Crocetti, technical engineer di Autodesk. Le aziende hanno l’esigenza di realizzare progetti più rapidamente, in modo sostenibile, a costi minori e con una qualità superiore. In questo contesto, sfruttare l’intelligenza artificiale non è più un’opzione, ma una necessità per rimanere competitivi».
Secondo lo studio globale “State of Design & Make” realizzato da Autodesk il 66% delle aziende manifatturiere prevede che entro 2-3 anni l’intelligenza artificiale sarà parte integrante dei processi aziendali, il 47% ritiene che sarà la leva per acquisire una nuova produttività, un 39% che contribuirà a una maggiore automazione mentre il 32% si attende che sarà embedded in molte delle tradizionali applicazioni. Semplificazione della programmazione, automazione di attività ripetitive, potenziamento del processo decisionale, sviluppo creativo. Sono questi i quattro pilastri della nuova strategia per l’IA di Autodesk. L’intelligenza artificiale si afferma per esempio nel generative design, e diventa l’assistente virtuale in ambito della progettazione sostenibile per prendere decisioni consapevoli. «È da dieci anni che Autodesk investe nell’intelligenza artificiale, dice Crocetti.
Ora l’intelligenza generativa potenzia l’automazione di processo e amplia la disponibilità di strumenti di analisi per il decision making. Se fino a oggi la bontà di un progetto era dettata soprattutto dalla bravura del progettista e dalla sua conoscenza del problema specifico, dei materiali disponibili e delle tecnologie di produzione, con il generative design la cosa fondamentale è che il progettista sappia “porre le domande giuste”: ovvero descrivere al software le caratteristiche desiderate per un prodotto sostenibile, i materiali che è possibile usare, e le tecnologie di produzione e finitura disponibili. Sarà il programma a creare il progetto, in tutte le varianti possibili, ottimizzando il tutto in modo da ridurre costi dei materiali e tempi di produzione», afferma Crocetti.
