Prototipazione virtuale: vantaggi per la competitività aziendale

La prototipazione virtuale può supportare le piccole e medie imprese nel mantenimento di un vantaggio competitivo all’interno del settore di riferimento, attraverso:

•  il miglioramento dell’efficienza
• l’incremento dell’innovazione di prodotto e di processo

Nel contesto moderno, le aziende devono essere in grado di rispondere alle richieste di un mercato sempre più concorrenziale; da un lato evolvono le tecnologie che rendono i prodotti complessi, mentre dall’altro lato aumentano le esigenze dei clienti che ricercano elevati standard di qualità.

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Cosa si intende per prototipazione virtuale?

La prototipazione virtuale è la metodologia che permette di realizzare e valutare prototipi virtuali attraverso strumenti di simulazione numerica, con l’obiettivo di ridurre – e in alcuni casi eliminare del tutto – l’uso di prototipi fisici.

Possiamo immaginare il prototipo virtuale come un modello numerico che contiene al suo interno le informazioni di prodotto e di processo (di natura tecnica, meccanica, fisica ed estetica) necessarie alla realizzazione di un sistema.

La prototipazione digitale guida anche le piccole e medie imprese verso il raggiungimento di un vantaggio competitivo sul mercato; pur trattandosi di un approccio alla progettazione conosciuto da diverso tempo, oggi permette di esplorare confini diversi, grazie a capacità e precisione simulativa sempre più marcate.

Continuiamo a parlarne nell’articolo; puoi cliccare l’argomento di tuo interesse direttamente dal paragrafo dedicato.

Collegamenti rapidi

• Prototipazione: significato e obiettivi
• Prototipi fisici VS virtuali
• Le opportunità dei prototipi virtuali per l’azienda
• Prototipazione virtuale: come incrementa il vantaggio competitivo?

Prototipazione: significato e obiettivi

Alla base della ricerca da parte delle aziende di metodi di progettazione innovativi troviamo la complessità dei prodotti, dovuta a una maggior integrazione funzionale e sistemica: di fatto, il prodotto è più elaborato ed è soggetto a continui cambiamenti, che influenzano anche il processo produttivo.

Quindi, le attività di ingegneria devono efficientarsi con tecnologie capaci di simulare aspetti di diversa natura e superare le criticità dovute alla complessità dei prodotti. Il contesto in rapida evoluzione impone una gestione prodotto-centrica, che fa delle informazioni e dei dati sul modello la leva strategica per differenziarsi. Qualunque errore di valutazione, particolarmente, durante le fasi iniziali dello sviluppo del prodotto può tradursi in un elevato rischio di realizzare sistemi difettosi.

La definizione stessa di prototipazione virtuale prende in esame diversi aspetti e, di conseguenza, pone il focus su più obiettivi; si parla di tecnologie computerizzate che permettono di realizzare prototipi digitali sui quali condurre, nella maggior parte dei casi, molte delle indagini previste nella prototipazione fisica ed altre che la prototipazione fisica non consentirebbe.

Questa spiegazione mette in evidenza il ruolo della prototipazione virtuale nello sviluppo del prodotto: attraverso la riproduzione virtuale di un meccanismo, è possibile rappresentare, studiare e analizzare tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto, dalla progettazione allo smaltimento o riciclo dei materiali.

Prima di passare ai vantaggi della prototipazione, soffermiamoci sul concetto di prototipo: significato e legame con la prototipazione.

Il prototipo è la prima forma di un esemplare, modello o oggetto a partire dal quale si realizzano le successive riproduzioni; la prototipazione è l’insieme delle attività e dei processi che portano allo sviluppo e alla creazione di prototipi.

Questi concetti operano l’uno in funzione dell’altro: i prototipi hanno lo scopo di concretizzare le idee progettuali; la prototipazione, a sua volta, permette di condurre più indagini possibili e rispondere maggiori quesiti tecnici e progettuali.

Questa precisazione ci aiuta a entrare nel merito delle differenze tra prototipazioni.

Prototipi fisici VS virtuali

La prototipazione reale - ovvero l’insieme delle tecniche destinate alla realizzazione di un prototipo fisico - è ancora molto diffusa e, in alcuni casi, insostituibile. La prototipazione fisica ha alle spalle una lunga esperienza nel campo dello sviluppo di prodotto e della validazione di idee di prodotto; grazie ai modelli reali è possibile esplorare scenari, dinamiche e contesti, indagando le interazioni e funzionalità del sistema.

Il processo di creazione del primo di una serie di esemplari permette di condividere nozioni, conoscenze e aspetti, migliorando la comprensione dei comportamenti. La realizzazione fisica del prodotto è tuttora necessaria, soprattutto in alcuni settori industriali regolati da specifiche normative - ad esempio nell’Automotive, dove la costruzione di prototipo fisici per simulare crash test è vincolante e precede il passaggio alla produzione in serie di veicoli.

Anche i mercati che si affidano alla costruzione di prototipi possono trarre benefici dalla riproduzione virtuale di un prodotto; per riprendere l’esempio del settore automobilistico, i crash test virtuali, basati quindi su modelli matematici, possono essere ripetuti all’infinito in tempi piuttosto ristretti. A differenza del prototipo fisico che richiede la costruzione, appunto fisica, i modelli virtuali sono pronti a un nuovo ciclo di test non appena modificate le variabili di riferimento all’interno del software di simulazione. In questo caso, la prototipazione virtuale permette di arrivare pronti al momento dell’indagine fisica, incrementando le probabilità di superare i test e velocizzando le successive operazioni; ricordiamo, infatti, che a ogni fallimento di un’indagine segue la ricostruzione di un prototipo e la nuova valutazione delle prestazioni.

Il contesto e il valore aggiunto della prototipazione virtuale

La prototipazione virtuale non è un approccio alla progettazione recente, tuttavia assume valore per le sempre più marcate capacità di misurazione e accuratezza. In altre parole, con i prototipi digitali si possono simulare molti scenari e condizioni, incrementando la capacità progettuale e la presenza dell’azienda sul mercato di riferimento.

La simulazione su modelli virtuali è un approccio accessibile anche alle piccole e medie imprese che possono superare qualunque sfida legata allo studio preliminare dei prodotti.

Oggi, affidarsi alla realizzazione di prototipi virtuali significa soddisfare le nuove tendenze nell’ambito del processo di sviluppo prodotto; in particolare, un approccio avanguardista permette di cogliere le novità ancor prima che si manifestino, in contesti in cui la parola d’ordine è cambiamento.

Nell’accogliere le innovazioni chiave, la prototipazione digitale offre anche un contributo prezioso e significativo alla riduzione di costi e time to market. Questo valore aggiunto è determinato dalle caratteristiche stesse della tecnologia che, a differenza degli strumenti di indagine tradizionale, non deve subire (più volte) i processi di costruzione – modificazione – ricostruzione.

Per sua natura, la prototipazione virtuale garantisce processi di iterazione rapidi, basati su modificazioni delle variabili - matematiche e geometriche, del modello e dei materiali - all’interno del software. Questa modalità di intervento incide in modo inevitabile su costi e tempi delle operazioni; al contrario, cambiamenti iterativi ai prototipi fisici richiedono tempistiche più elevate con un impatto su risorse e investimenti non indifferenti.

Di fatto, la realizzazione di modelli virtuali accompagna lo sviluppo di idee fino al raggiungimento di standard prestazionali soddisfacenti. Inoltre, i processi agili promuovono la condivisione di progetti e la comunicazione tra dipartimenti.

In conclusione, possiamo affermare che l’investimento per l’acquisto del software di simulazione e la formazione necessaria per il suo utilizzo sono rapidamente ammortizzabili in virtù della riduzione di tempi e costi di progettazione, soprattutto se considerate le opportunità di intervento sull’intero ciclo di sviluppo del prodotto.

Le opportunità dei prototipi virtuali per l’azienda

Per mantenere un vantaggio competitivo, le piccole e medie imprese devono orientare la strategia a due obiettivi principali:

• incrementare l’efficienza, eliminando tutti i fattori che non concorrono a questo target
• rimanere al passo con l’innovazione – di prodotto, di processo, strutturale e organizzativa

Con la prototipazione virtuale, le aziende hanno un’opportunità concreta di migliorare il proprio vantaggio competitivo, attraverso la realizzazione di prodotti performanti, sicuri e di qualità.

Alla base di un progetto soddisfacente, c’è la costruzione di un prototipo altrettanto adeguato; integrata nelle prime fasi di design del prodotto, la prototipazione permette di validare ogni aspetto del ciclo di vita, dallo sviluppo dell’idea alla sua realizzazione.

L’opportunità più importante dei prototipi virtuali si riflette nella possibilità di verificare tutte le condizioni di un progetto, abbattendo i rischi e migliorando gli standard qualitativi.

In particolare, nella fase di design del prodotto, l’utilizzo di prototipi virtuali permette di indagare:

• la fattibilità progettuale
• l’esistenza di fenomeni indesiderati o non facilmente prevedibili con un approccio classico alla progettazione
• la risposta del sistema a modifiche

La visibilità su questi aspetti riduce i costi dello sviluppo complessivo di un prodotto, rendendo la produzione più efficiente dal punto di vista dei tempi.

I metodi di indagine tradizionali condotti su prototipi reali possono trascurare alcune variabili, causando ad esempio errori produttivi che possono portare alla generazione di costi nascosti - il richiamo dei prodotti sul mercato, tra gli altri - che hanno un impatto sul budget.

Un altro aspetto da non sottovalutare per quanto riguarda la prototipazione è la condivisione di informazioni strategiche tra team di lavoro e dipartimenti, uno strumento orientato al raggiungimento di obiettivi di business specifici. Gli strumenti digitali favoriscono il coinvolgimento e la collaborazione tra responsabili di diverse aree, necessari per prendere decisioni in tempi rapidi e con la massima scrupolosità. 

Approfondiamo nel dettaglio il vantaggio competitivo per le aziende che scelgono di affidarsi all’analisi dei comportamenti di un sistema con i prototipi virtuali.

Prototipazione virtuale: come incrementa il vantaggio competitivo?

Sebbene l’opportunità di simulare le interazioni con prototipi digitali non sia una novità degli ultimi anni, le piccole e medie imprese potrebbero nutrire ancora dubbi, come l’effettiva accessibilità a strumenti di simulazione virtuale: rispetto ad alcuni anni fa, l’evoluzione digitale ha reso questi strumenti disponibili anche alle PMI, dal momento che possono essere supportati da comuni PC.

La prototipazione virtuale non è un approccio innovativo alla progettazione, piuttosto una metodologia sempre più utilizzata per valutare diversi aspetti industriali, da quelli strutturali a elettronici, passando per il ramo fluidodinamico. Quindi, con il passare del tempo si simulano più comportamenti, con un’accuratezza e precisione ancor più marcate.

Analizziamo nel dettaglio in che modo la simulazione virtuale incrementi la competitività aziendale.

Favorisce la gestione delle sfide

La naturale conseguenza dell’evoluzione tecnologica è la complessità dei prodotti, i quali integrano componenti di diversa natura (meccaniche ed elettroniche); questa trasformazione influenza anche la natura delle funzioni e delle prestazioni che, a loro volta, sono più articolate e strutturate. Per gestire la complessità dei prodotti, è indispensabile affidarsi a soluzioni all’avanguardia, che offrano visibilità su tutti gli aspetti del sistema.

A determinare il grado di competitività e presenza sulla scena di un’azienda, c’è anche la capacità di sviluppare tecnologie originali e performanti, in tempi rapidi.

Oltre alla complessità dei prodotti, le industrie devono superare sfide ulteriori, legate ad esempio alla sicurezza e compliance normativa; nel primo caso, la prototipazione virtuale permette di realizzare prodotti sicuri, affidabili e già pronti per superare test fisici, come nel caso dei crash test automobilistici.

Dal punto di vista della conformità, i prototipi digitali aiutano ad adeguare le variabili, assicurando che non superino i limiti delle soglie critiche imposte dalla normativa di riferimento. Gestire questo aspetto è fondamentale per diverse ragioni: garantendo una produzione conforme alle richieste del mercato, si consolida la reputazione aziendale.

Ricordiamo che la gestione di prodotti non conformi – come il ritiro dal mercato e lo smaltimento dei materiali non idonei – potrebbe incidere in modo serio sul budget aziendale.

Infine, nell’ambito delle complessità, è necessario menzionare i componenti miniaturizzati, ovvero quelle parti che non possono essere soggette a misurazioni fisiche perché troppo piccole, per cui possono essere validate solo attraverso strumenti virtuali.

Riduce il numero di prototipi fisici

L’utilizzo di prototipi virtuali implica la creazione di un numero ridotto di prototipi fisici; come abbiamo visto, in alcuni casi non è possibile rinunciare a simulazioni fisiche, che in molti ambiti industriali sono indispensabili per la validazione dei prodotti. Tuttavia, l’obiettivo della digitalizzazione è raggiungere un rapporto costi/benefici ottimale con l’analisi numerica e in tempo reale di variabili, configurazioni e comportamenti.

In alcuni casi, costruire il modello virtuale di un prodotto elimina del tutto la necessità di utilizzare prototipi fisici, mentre in altri contribuisce a ridurne il numero in modo drastico. Questa opportunità si rivela proficua soprattutto nei contesti in cui è necessario progettare diverse varianti dello stesso prodotto; in questo caso, i costi per realizzare prototipi fisici e validare più sistemi non sono indifferenti.

Ottimizza il time to market

Servirsi di soluzioni di simulazione all’avanguardia semplifica il processo produttivo, ottimizzando di fatto il time to market. Oltre a ridurre il numero delle procedure necessarie alla progettazione, la prototipazione virtuale abbatte la probabilità di scoprire criticità a livello di standard e qualità in fase avanzata; è piuttosto complesso determinare l’entità di queste voci nascoste in una fase iniziale, per cui è ancor più indispensabile affidarsi a strumenti di validazione numerica.

Promuove business sostenibili

Un altro aspetto da non sottovalutare nella scelta tra prototipi fisici e digitali riguarda il trend industriale; oggi sempre più imprese rispondono alle richieste di mercato orientate a una maggior attenzione all’ambiente e all’impiego delle risorse.

La prototipazione virtuale supporta una visione innovativa della produzione, permettendo di:

• bilanciare l’aumento dei costi delle materie prime
• verificare l’efficienza e qualità di materiali ecosostenibili
• selezionare componenti performanti e di valore

Oggi abbiamo parlato di prototipazione virtuale, con uno sguardo ai benefici per la competitività aziendale. Vuoi saperne di più? Prenota una consulenza gratuita con uno dei nostri esperti!