Progettazione meccanica e simulazione in tempo reale: come convergono nello Smart Manufacturing

Il paradigma dello Smart Manufacturing è un tema ricorrente dell’innovazione industriale italiana. Organizzarsi secondo ottiche smart, integrate e digitali è il must verso cui stiamo andando e che sta trasformando il panorama nazionale ed internazionale.

La validità di questi modelli è ormai indubbia e può costituire la fonte di ispirazione per gestire e migliorare processi ancora vincolati ad un’ottica tradizionale. La progettazione meccanica può diventare smart tanto quanto la produzione e in questo passaggio la simulazione costituisce un fattore essenziale.

In questo articolo vedremo come, grazie all’innovazione si può arrivare a raggiungere uno Smart Design cioè una progettazione nuova e migliorata.

Progettazione meccanica e smart manufacturing: cosa è e come ci aiuta?

Lo Smart Manufacturing è un concetto di cui si sente parlare ormai da diversi anni, si tratta essenzialmente di un modello che viene utilizzato per organizzare e gestire le attività produttive e logistiche di un’azienda.

Questo modello si basa principalmente sull’unione delle tecnologie informatiche e operational: si sfruttano le capacità di connessione e la rete per integrare le diverse informazioni provenienti da macchinari e sensori all’interno di un ambiente intelligente.

Nel 2017 l’Osservatorio Industria 4.0 della School of Management del Politecnico di Milano ha registrato, per le aziende che hanno adottato questo modello, una crescita del 25% per un valore di circa 1.7 miliardi di Euro. I vantaggi non sono solo economici, ma sono numerosi e spaziano dalla continuità operativa alla gestione migliorata dell’energia elettrica:

• Maggiore efficienza
• Riduzione del time to market
• Riduzione dei costi
• Nuova disponibilità di spazi e risorse
• Miglior servizio offerto
• Maggiore controllo dei processi aziendali
• Maggiore capacità di analisi interna

Il primo passo da compiere per muoversi in questa direzione è quello di lavorare sui processi, razionalizzarli, standardizzarli quindi operare una migliore distribuzione del lavoro. L’obiettivo ultimo è quello di ottenere un’organizzazione flessibile e dinamica in grado di rispondere velocemente ad ogni tipo di input proveniente dal mondo esterno.

Progettazione meccanica e il paradigma dello Smart Manufacturing

Per valorizzare al massimo gli effetti di questo paradigma occorre ridisegnare tutto l’assetto aziendale e questo significa applicarlo anche alle fasi precedenti e successive alla produzione.

Concentrandoci sulla fase progettuale del prodotto, come la si può rendere davvero smart?

Per rispondere a questa domanda occorre partire da una razionalizzazione del processo di progettazione, e per farlo, si deve partire identificando le sue fasi: La progettazione funzionale e la progettazione esecutiva.

Ognuna di esse sarà caratterizzata da ulteriori sottolivelli e specifiche verifiche di funzionamento, ad esempio, uno schema basico è:

Per ottenere un processo ottimizzato non è sufficiente esaminare ogni fase singolarmente e verificare l’efficienza dei suoi sotto-step ma bisogna identificare un approccio univoco e dinamico. Applicando lo stesso modello dello Smart Manufacturing occorre:

• Dare continuità alle fasi progettuali
• Gestire le informazioni in maniera integrata
• Armonizzare la progettazione con il processo a livello globale
  
  

Progettazione meccanica e simulazione: l’accoppiata vincente

Il passaggio da una fase all’altra avviene sulla base di considerazioni indotte dall’esperienza, valutazioni tecniche e validazioni. Questi passaggi sono spesso ciclici e non continui tra loro per cui è molto probabile il rischio di scoprire alla fine del progetto che occorre ripartire dall’inizio.

Dare continuità alle fasi progettuali e di prototipazione virtuale, perciò, si lega strettamente alla gestione delle informazioni e all’armonizzazione con il processo globale. Per fare questo la simulazione diventa uno strumento essenziale a cui fare riferimento.

Conoscere la risposta prestazionale già nelle prime fasi di progettazione permette di aggiornare e migliorare il progetto facendo riferimento a dati concreti che si aggiornano dinamicamente e che possono accompagnare il modello nei diversi step del suo percorso. Queste informazioni, ormai digitalizzate possono così essere condivise e costituire il punto di partenza per analisi successive.

La digitalizzazione di queste informazioni le rende disponibili nell’ottica smart di armonizzazione dei processi che in questo modo contengono al loro interno tutti i tasselli del quadro generale.

La simulazione real time per la progettazione meccanica

L’utilizzo della simulazione è una pratica ormai consolidata nelle fasi di analisi e verifica di un prodotto, ciò che accade meno spesso è il suo utilizzo in fase di progettazione e prototipazione. Questo spesso è stato legato alla mancanza di software di simulazione espressamente pensati per questa fase.

Anche se alcuni moduli di simulazione sono integrati in alcuni software di progettazione CAD, questi non sempre hanno una corretta affidabilità o capacità sufficienti per affrontare correttamente i problemi. Questa mancanza ha ostacolato fino ad ora la creazione ad un processo completo di Smart Design. La fase di progettazione è, infatti, molto dinamica e da sempre soffre i tempi di preparazione e attesa delle analisi tradizionali.

Il recente sviluppo di software di simulazione in tempo reale ha reso possibile lo sfruttamento della simulazione anche in fase di progettazione rendendola smart con enormi vantaggi per le aziende. La riduzione dei tempi relativi ai test sperimentali o anche delle successive analisi di dettaglio (che rischiano di riportare il progetto alle fasi iniziali di scelta della configurazione) aiutano a riconoscere nelle fasi preliminari di progettazione le configurazioni migliori, quindi, a guidare il design riducendo le possibilità di errore.

I vantaggi di un’organizzazione digitale e smart

La crescita registrata in Italia a fronte di un’organizzazione improntata sullo Smart Manufactoring e, in modo particolare, lo Smart Design è chiaramente un trend che non può essere ignorato, in modo particolare alla luce dei dati che mostrano quanto vasto sia stato l’impatto del cambiamento.

Se vi interessa scoprire come fare per portare la vostra azienda ad un'organizzazione digitale e smart e come fare per integrare queste nuove tecnologie all’interno del vostro processo produttivo contattaci, uno dei nostri esperti risponderà a tutte le tue domande.