I costruttori di automobili e i produttori di dispositivi elettronici fanno a gara per conquistare nuovi consumatori sul mercato globale con offerte nuove e personalizzate. La domanda è come gestire le sfide che questo approccio comporta avvalendosi di tecnologie digitali. È questo il contesto in cui si inquadrano i concetti di Industry 4.0 e fabbrica digitale. Gli elementi chiave sono essenzialmente gli stessi: digitalizzazione, virtualizzazione, automazione. Con la sua tecnologia 3DEXPERIENCE, Dassault Systèmes ha creato una piattaforma sulla quale l’Industria 4.0 e la fabbrica digitale possono convergere, consentendo alle aziende manifatturiere di realizzare i desideri e i sogni di ciascun consumatore. In questo articolo analizziamo le sfide in atto e gli sviluppi che vedremo in futuro.
Simulazione 3D
Lo scenario futuro dell’Industry 4.0 pone domande sempre più complesse a chi pianifica i processi produttivi. Bisogna infatti considerare quale prodotto può essere fabbricato in modo efficiente ed economico, e in quali versioni/varianti. Questo tipo di richieste non può più essere gestito con i mezzi attuali garantendo la qualità necessaria. Il ricorso a strumenti nuovi, o comunque modificati, per le attività di pianificazione, come ad esempio il 3D, può rappresentare una soluzione, perché la simulazione 3D mette gli addetti alla pianificazione nella condizione di osservare e valutare un progetto in maniera assolutamente realistica. Gli addetti possono valutare un prodotto in ogni stadio della sua realizzazione e persino decidere quale macchina e quale operatore dovranno svolgere determinate fasi della lavorazione, e quando. Infine, con il 3D il responsabile può osservare e valutare immediatamente gli effetti delle sue decisioni.
Flessibilità, modularità e sincronizzazione su scala mondiale
Un altro fattore da gestire è l’esigenza di tempi di risposta più rapidi a fronte di una maggiore varietà dei prodotti e variabilità della domanda con forti oscillazioni. Per far fronte a questi requisiti, le aziende possono fare affidamento su sistemi di produzione flessibili e modulari. Inoltre, soluzioni software intelligenti consentono di adattare in maniera flessibile le stazioni di lavoro alle varianti di prodotto. All’interno di un ampio ventaglio di prodotti e numerose richieste di personalizzazione, i componenti “ripetitivi” vengono individuati e associati alle relative fasi di lavorazione. I sistemi MES (Manufacturing Execution System) verificano in quali fasi i prodotti possono restare sulla stessa linea di produzione e quando invece devono essere inviati a una postazione specifica.
Questi software modulari definiscono la sequenza, la funzione e il numero dei moduli di produzione coinvolti. Modularità e capacità di autoconfigurazione si estendono a tutti i livelli del software integrato. Sulla base di una descrizione dei prodotti e delle funzionalità dei moduli di produzione, una simulazione online della situazione contingente dell’ordine determinerà il layout ottimale dell’impianto. Grazie alla funzionalità “plug & produce”, i singoli moduli possono comunicare con un computer centrale. I dati trasmessi vengono integrati nel processo produttivo, generando nuove capacità, nuovi programmi di consegna e nuovi livelli di prestazione in produzione.
In questo contesto, l’utilizzo del MES abbinato al MOM (Manufacturing Operations Management, gestione delle attività produttive) sulla piattaforma 3DEXPERIENCE consente di sincronizzare reti manifatturiere estese su scala globale. I processi sono visibili in tempo reale, con la possibilità di controllare impianti e fornitori. Inoltre, affinché i produttori possano tenere conto delle esigenze dei mercati locali e dei clienti, le soluzioni armonizzano gli standard operativi per il controllo integrale della produzione in tutto il mondo. Con questo approccio è possibile implementare idee innovative in un prodotto e realizzarlo in modo veloce, efficiente e a costi accessibili.
Manutenzione intelligente
Un altro requisito per le aziende che vogliono implementare una produzione flessibile per rispondere velocemente alle fluttuazioni della domanda è organizzare le attività di manutenzione nel contesto di un’infrastruttura flessibile. Le riparazioni devono essere avviate, eseguite e monitorate velocemente. Inoltre devono essere programmate nell’ambito delle attività produttive in modo che non interferiscano con il processo. Da questo deriva una serie di requisiti che i sistemi software della fabbrica digitale devono soddisfare. In primo luogo i software devono mostrare al personale di manutenzione un riepilogo chiaro ed esaustivo degli interventi necessari che devono essere svolti periodicamente. La seconda esigenza è quella di informazioni in tempo reale che mostrino lo stato della manutenzione e delle riparazioni in corso e segnalino il verificarsi di difetti o guasti su macchine e impianti. Terzo e ultimo aspetto, il software dovrebbe essere integrato con il MES in modo che tutti gli interventi di manutenzione e riparazione diventino parte integrante della gestione della produzione.
Inoltre, i dati in tempo reale consentono di adattare i parametri di processo all’utilizzo contingente della capacità di una linea di produzione. Ad esempio, se si verificano “colli di bottiglia” localizzati e temporanei, la velocità delle risorse di produzione a monte e a valle può essere ridotta senza incidere sulle prestazioni della produzione. Analogamente, la velocità può essere spinta al massimo nel caso di ordini con tempistiche di consegna urgenti. Gli operatori specificano gli obiettivi e lavorano direttamente con gli strumenti previsionali.
Logistica adattiva
In futuro i processi logistici verranno mappati per ottenere una combinazione ottimale fra assemblaggio e logistica. I fornitori saranno coinvolti in modo molto più efficiente. La pianificazione dovrà tenere conto anche della fornitura di singoli elementi non specificamente legati a una disciplina o un ambito. Per adattare la logistica ai processi di assemblaggio e alla domanda, entrambe le procedure devono essere descritte in modo completo e l’interazione fra le due deve essere valutata con cura.
In questo contesto viene attribuita grande importanza all’acquisizione in tempo reale della posizione di ciascuna parte lungo il processo di produzione in corso. Nei sistemi di produzione complessi, le parti fornite e i semilavorati attraversano diverse fasi di trasporto, lavorazione e assemblaggio. Per controllare i processi di assemblaggio è importante conoscere la posizione delle materie prime, dei moduli, dei sottoassiemi e dei prodotti assemblati finali. Il controllo della produzione e della logistica utilizza queste informazioni in tempo reale per sfruttare al meglio le risorse e per accorciare i tempi di attraversamento della produzione.
I processi amministrativi di magazzino, contabilità e inventario vedranno in futuro l’eliminazione della carta. I processi Kanban verranno estesi con l’adozione di metodologie dinamiche per il rapido adattamento dell’inventario, delle quantità trasportate, dei cicli e delle destinazioni di trasporto, attraverso il controllo delle sequenze di produzione. Utilizzando veicoli autoguidati controllati da una centrale, sarà possibile creare sistemi di trasporto autonomi in grado di svolgere più di un compito di trasporto. Il risultato finale sarà un sistema di intralogistica che funziona senza carrelli elevatori (muletti).
Conclusione
Gli strumenti della fabbrica digitale avranno un ruolo centrale nella realizzazione della visione futura della Industry 4.0, offrendo un contributo decisivo alla creazione di sistemi di produzione flessibili e modulari, alla gestione integrata della manutenzione e alla logistica adattiva. È questa la soluzione per le aziende che puntano a controllare in modo più efficiente le loro catene di produzione e fornitura distribuite in tutto il mondo e a rispondere più velocemente alle variazioni della domanda, in un contesto di forte concorrenza per aggiudicarsi il favore dei clienti.
