Integrare progettazione e produzione: una garanzia per essere competitivi

Lo sviluppo di sinergie tra l’ufficio tecnico e i reparti di produzione, mediante l’uso di strumenti informativi 4.0 avanzati, è alla base dell’ottimale gestione di commesse complesse non ripetitive e condizione per raggiungere elevati livelli di flessibilità operativa e competitività commerciale.

La quotidianità aziendale evidenzia due elementi costanti per molte realtà industriali che operano su commessa: la richiesta di elevata personalizzazione del prodotto ordinato e la richiesta di ridurre il più possibile i tempi di consegna. In altre parole, alle imprese di oggi è richiesto di “fare qualcosa che non è mai stato fatto prima ed in tempi record” perché, altrimenti, ci sarà qualcun altro che ci riuscirà erodendo quote di mercato e di fatturato. La sfida non è facile, specie in un contesto sempre più specializzato e globalizzato. Occorre, quindi, un approccio strutturato e ben organizzato alla gestione del ciclo commessa perché ogni secondo è prezioso e ogni secondo perso o sprecato è valore perso, cioè un costo in più o un po’ di profitto in meno. Questo scenario operativo è detto Engineering-to-Order e fa riferimento a quella strategia produttiva in cui la gara contro il tempo inizia dalla ricezione dell’ordine, a valle della trattativa commerciale, segnale di partenza, e finisce con la consegna e messa in servizio del prodotto, bandiera a scacchi. Tutte le attività tra partenza e arrivo (Figura 1) vanno ottimizzate, coordinate e organicamente composte. A fronte della complessità tecnica e gestionale che la strategia produttiva Engineering-to-Order impone, che soluzioni possono essere messe in campo? E a quali condizioni? Le strade sono molteplici e, come ampiamente prevedibile, coinvolgono tutti gli attori del ciclo commessa, a partire dall’ufficio tecnico.

L’ufficio tecnico: disegni… ma non solo

L’ufficio tecnico è parte attiva del processo e primo motore dell’intero ciclo. Generalmente, il primo compito della progettazione è quello di ereditare i requisiti stabiliti dal cliente in maniera da far fronte a tutti gli aspetti rilevanti. Tali specifiche, che rappresentano i dati di input, vengono analizzati dai progettisti per poter individuare le migliori soluzioni tecniche necessarie alla corretta esecuzione della commessa. Nella quasi totalità dei casi si realizzano progetti che necessitano di competenze multi-settoriali, ad esempio meccanica, elettronica, automazione… Per questo motivo il responsabile di progetto definisce un team costituito da più professionisti. L’interfacciamento continuo tra queste funzioni e attori garantisce lo scambio di informazioni e dati necessario allo svolgimento delle operazioni con la giusta sincronia. Allo scopo, l’impiego di un comune ambiente di progettazione e di repository per la condivisione e l’accesso alle informazioni sono elementi fondamentali per evitare asimmetrie informative, dimenticanze e ritardi. In aggiunta, per commesse ampie e complesse, la suddivisione in sotto commesse è di aiuto per organizzare il lavoro e monitorare gli avanzamenti. Per ogni sotto commessa, le attività svolte dal progettista possono riguardare:

• sisegni: quali disegni di assieme con la relativa distinta base associata al cartiglio e disegni costruttivi in cui il cartiglio è corredato delle informazioni relative alle lavorazioni da compiere sui componenti;
• documenti: relazioni di calcolo, specifiche tecniche, documentazione a corredo;
• assistenza: indicazioni costruttive, supporto alla fabbricazione, al montaggio e alla messa in servizio.

Pur con le doverose differenze da caso a caso, si deduce facilmente dal precedente elenco che un progettista non si occupa esclusivamente di progettazione pura, intesa come quell’insieme di operazioni di calcolo, disegni e dimensionamenti da svolgere sui software di modellazione, ma le sue responsabilità coinvolgono attività molto più variegate che entrano e influenzano pesantemente la successiva fase di produzione. Per questo motivo, l’ufficio tecnico è strategico e deve darsi come requisito fondamentale quello di lavorare con la maggior efficacia possibile in quanto, ponendosi a monte del processo produttivo, ogni difformità o incongruenza potrà ripercuotersi sulle operazioni successive. In breve, “il progettista deve conoscere la produzione così come la produzione deve conoscere cosa ha pensato il progettista”.

Ridurre la variabilità

Nonostante la progettazione sia quasi sempre un processo indispensabile in ogni commessa, si nota con più frequenza di quanto si possa pensare che l’ampia e diversificata varietà merceologica richiesta dal mercato sottenda un comune e frequente ricorso a parti e sottosistemi simili, ossia noti, sviluppati e utilizzati in passato per altre commesse di altri clienti. Da qui nasce la cosiddetta strategia di standardizzazione di prodotto e processo utile a ridurre gli sforzi progettuali concentrando le proprie energie nel tentativo di sfruttare, nelle future commesse, gli sforzi di ingegnerizzazione già compiuti in passato. Muovendosi in questa direzione, capita spesso di vedere un progettista attingere ad elementi già utilizzati e validati in commesse precedenti, a partire dal singolo componente fino ad arrivare, talvolta, al pezzo intero, seppur adattato e calato nel nuovo contesto.

Tanto più è possibile “riciclare” (inteso in senso nobile) il lavoro già fatto, tanto più i tempi si accorciano nonché i rischi di ripetuti cicli di correzione e revisione del progetto. La strategia di standardizzazione non deve essere pensata dal progettista come una limitazione alla propria libertà di lavoro e nemmeno come la riproposizione di un prodotto adattato ma non pensato, cioè cucito, su misura del cliente e, quindi, di qualità inferiore.

Questa strategia è piuttosto il segno tangibile della capitalizzazione degli sforzi fatti e, ancor più, della capacità di offrire ciò che il cliente vuole senza dover ripartire tutte le volte dal foglio bianco, riducendo così la variabilità e massimizzando la produttività aziendale.

Funzionali alla strategia di standardizzazione sono:

• modularità: cioè la concezione del prodotto come insieme di moduli standard uniti tra loro tramite interfacce e giunzioni standard lasciando l’attributo di unicità a quei componenti davvero unici, ossia a cui il cliente riconosce e chiede tale caratteristica;
• flessibilità e riconfigurabilità: cioè concezione di processi di fabbricazione e montaggio facilmente adattabili a componenti diversi così da essere in grado, con operazioni simili, di realizzare più varianti di prodotto. Operatori e montatori tendenzialmente ringrazieranno ed eviteranno di dover impazzire su ogni commessa reinventandosi il modo di realizzarla;
• database delle soluzioni: la presenza di pacchetti standard di disegni, componenti, moduli e processi a disposizione del progettista e degli operatori a cui attingere al bisogno rappresenta una risorsa verso la standardizzazione, la riduzione dei tempi di progettazione e realizzazione della commessa. Ciò ancor più se questo database è condiviso tra i reparti o i diversi stabilimenti produttivi. La concreta realizzazione di questo approccio deve passare anche attraverso un chiaro ed univoco sistema di codifica dei componenti e dei processi evitando duplicati e facilitando la ricerca in fase di approccio ad una nuova commessa. Ciò è possibile mediante l’impiego di database relazionali (Figura 2) autonomi o, ancor meglio, innestati nell’ERP aziendale;
• approccio per funzioni: spesso capita che, a parità di funzione richiesta, il progettista faccia coesistere soluzioni differenti. Si pensi alla banale minuteria metallica, disponibile in commercio in infiniti diametri, lunghezze e filettature, impiegata spesso con libertà o addirittura nemmeno segnata a disegno. Fissare regole che determinino dei criteri da seguire e secondo cui portare avanti la progettazione, come potrebbero essere, ad esempio, degli accorgimenti relativi all’impiego di viti e serraggi già presenti a scorta o il tentativo di minimizzare cambiamenti e fluttuazioni in ottica di alleggerimento delle successive lavorazioni, va nella direzione di un approccio, detto, per funzioni. A parità di funzione richiesta deve corrispondere una parità ed unicità del componente scelto. Ciò vale sia per i componenti che per i processi e le lavorazioni, a tutto vantaggio del rapido raggiungimento di economie di scala e di apprendimento con la conseguente riduzione dei costi e dei tempi di ogni attività svolta.

Tecnologie 4.0

In Piano Industria 4.0 e le nove tecnologie abilitanti che ne costituiscono il fondamento (Figura 3) offrono interessanti spunti nella direzione di un’efficace integrazione tra progettazione e produzione. Elemento di trasversalità dell’intero Piano è la connessione, e l’interconnessione, tra le aree aziendali, i macchinari e la rete di informazioni che portano i prodotti sul mercato riconoscendo in questo sia l’attuale limite di molti contesti operativi, troppo frammentati, che l’obiettivo chiave della cosiddetta rivoluzione digitale. L’impiego di robot collaborativi interconnessi e riprogrammabili (tecnologia 1) e l’impiego di stampanti 3D (tecnologia 2) consentono una prototipazione rapida e l’efficace traduzione del progetto in prodotto integrando quegli elementi di flessibilità produttiva richiesti dalla strategia Engineering-to-Order.

Nella stessa direzione, la molteplicità di strumenti, tecniche e software di simulazione disponibili (tecnologia 4) consentono analisi predittive delle performance di prodotto e di processo ben prima della loro realizzazione in scala reale. In altre parole, il progettista ha in ufficio tecnico la visione di quello che sarà il pezzo progettato e di ciò che potrà accadere durante la sua realizzazione potendo così intervenire per semplificare le fasi di fabbricazione e montaggio, anticipando i problemi e riducendo la complessità a valle.

L’integrazione lungo la filiera (tecnologia 5) è l’essenza del ragionamento e richiama, insieme al cosiddetto industrial internet (tecnologia 6), il ruolo chiave della disponibilità di informazioni a tutti i livelli del ciclo commessa, con un accento ulteriore a guardare oltre i confini aziendali visto che non di rado sprechi e perdite di tempo si annidano proprio fuori dallo stabilimento, ad esempio attese per lavorazioni conto-terzi, ritardi logistici…

Il database delle soluzioni richiamato in precedenza si può configurare come una prima versione di sistema aperto (tecnologia 7) per la gestione e la fruizione a più livelli delle informazioni, mentre l’ottimizzazione di prodotto e processo è la conseguenza di un uso efficace delle informazioni anche mediante metodi di Big Data and analytics (tecnologia 9).

Le opportunità e gli strumenti operativi per una reale integrazione del ciclo commessa sono molteplici, così come le occasioni per entrare in contatto con nuove tecnologie e nuovi strumenti. Tuttavia, alla base, come spesso si ha occasione di ribadire, stanno le persone, progettisti ed operatori, cui spetta il non facile compito di abbracciare le nuove sfide dell’integrazione, della flessibilità e dell’interconnessione mettendo in discussione il proprio modo di lavorare ed essendo disposti a guardare sempre più spesso oltre alla propria scrivania, funzione ed ufficio perché le sfide del mercato, la competitività e gli strumenti che la rivoluzione digitale ci offre stanno mettendo chiaramente sempre più in luce come l’insieme, cioè il prodotto finito offerto al cliente, sia molto di più della somma delle sue parti.

di Marco Bortolini, Dipartimento di Ingegneria Industriale Alma Mater Studiorum – Università di Bologna (marco.bortolini3@unibo.it)