Produzione virtuale – tendenza in crescita nell’automazione
L’automazione industriale cresce rapidamente, mentre il ciclo vitale dei prodotti diminuisce. La produzione virtuale può aiutare i costruttori.
Sintesi
Flessibilità, efficienza, tempi di commercializzazione, varietà, igiene, rintracciabilità, microelettronica, software: queste sono alcune delle forze trainanti dell’automazione industriale.
Fondamentalmente, l’automazione è un complesso di processi, prodotti e sistemi che contribuiscono ad ottimizzare l’efficienza del processo produttivo. Citiamo tra tutti la robotica, i sistemi di convogliamento, i controller logici programmabili, i sistemi di programmazione e ottimizzazione dei processi produttivi.
Determinanti sono altresì i software di supporto decisionale che, di norma, comprendono la pianificazione delle risorse, la gestione della catena delle forniture e dei rapporti con la clientela.
Spesso, come corollario della maggiore automatizzazione e igiene del processo produttivo conseguenti al minor coinvolgimento degli individui, il prodotto finale diventa più rintracciabile, cosa particolarmente importante nell’industria alimentare.
Secondo le stime dell’AMR Research consultancy, il mercato della pianificazione delle risorse d’impresa nel 2002 ha raggiunto un valore di 50 miliardi di dollari, contro i 10 miliardi di dollari nel 1997.
Una volta deciso il prodotto e le quantità da produrre, i processi automatizzati controlleranno la produzione nella fabbrica, con diversi funzioni logiche quali l’avvio e l’arresto sequenziale dei motori sui sistemi di convogliamento, il controllo dei processi per l’avvicendamento dei lotti e il trattamento dei segnali generati dalle macchine. Obiettivo dell’automazione industriale è la comunicazione fluida e armonica tra tutte queste funzioni.
Tutto ciò che consumiamo o acquistiamo s’imbatte, prima o poi, in un processo automatizzato. Cellulari, yogurt, abiti, giornali, tutto ciò a cui si può pensare, in pratica, è movimentato, già in fase di produzione o successivamente, da potenti sistemi di convogliamento.
L’automazione nasce con la rivoluzione industriale, precisamente con la creazione delle prime linee di montaggio dei prodotti. Da allora, ha progressivamente meccanizzato il lavoro svolto dall’uomo, fino a raggiungere livelli estremamente complessi in cui il controllo della produzione avviene mediante computer, sensori, reti ed ethernet.
Tuttavia, come sostiene Björn Langbeck, della IVF Industrial Research and Development Corporation, un istituto di ricerca con sede a Stoccolma, «Occorre semplificare: un’auto è complessa dentro il cofano, ma è facile da guidare. Allo stesso modo, le tecnologie dell’informazione all’interno di una fabbrica sono complicate, ma devono essere di facile impiego per l’utilizzatore».
Sul sito della Siemens si legge che, prossimamente, sarà possibile controllare la produzione di una fabbrica comodamente seduti di fronte a un software di navigazione. «Elementi conduttori dell’automazione industriale sono la microelettronica e i software» – afferma Klaus Wucherer, membro del comitato esecutivo della Siemens AG, in un articolo tratto dalla rivista IEE Computing & Control Engineering del luglio 2003.
Il sogno digitale
«Sogno di ogni progettista e degli specialisti dell’automazione è la fabbrica digitale» – dice Wucherer. «Ben presto, i progettisti di automobili vedranno la loro creazione nascere da una fabbrica virtuale .I nuovi modelli saranno approvati dai costruttori solo in seguito alla visualizzazione virtuale del veicolo realizzato dalla fabbrica digitale e dopo aver passato in rassegna tutte le varie opzioni di produzione».
Ma è la velocità con cui vengono creati nuovi prodotti, dalle funzionalità sempre diverse, ad esercitare una certa pressione sull’attuale automazione delle fabbriche. Dal momento che i cicli vitali si riducono, le industrie più consapevoli stanno lentamente ripensando alle procedure di fabbricazione.
Nel 2002, la Daimler Chrysler ha lanciato un progetto pilota basato sul concetto di fabbrica digitale in due delle sue fabbriche di automobili. L’idea consiste nel simulare preliminarmente tutte le fasi e i processi produttivi di un’automobile. Questo ha permesso alla società di prevedere i problemi prima del loro verificarsi, riducendo i tempi di commercializzazione del 40% e migliorando l’efficienza del 70%, secondo quanto riportato dalla rivista tedesca Auto Magazin.
«Un numero crescente di prodotti viene immesso sul mercato sempre più velocemente» – afferma Anders Kinnander, esperto di tecnologia della produzione presso il Chalmers Institute of Technology di Göteborg, in Svezia. «La riduzione dei cicli di esercizio comporta maggiore flessibilità delle linee di produzione rispetto al passato, con grosse ripercussioni sulle società che hanno bisogno dell’automazione industriale per la loro produzione».
Automazione modulare
Altra tendenza evidente del settore è la maggiore modularità della tecnologie di automazione, la quale consente una più facile riconfigurazione per soddisfare particolari esigenze dei clienti. Il 70% circa del costo di un prodotto deriva dalla sua produzione e la flessibilità nell’automazione può ridurre considerevolmente i costi.
Secondo Fredrik Jönsson, Chief Executive Officer della FlexLink, azienda produttrice di soluzioni di automazione industriale, l’automazione modulare e la produzione virtuale, cioè la fabbrica digitale, permettono ai costruttori di ottenere i maggiori risparmi.
Verso la fine del 2002, insieme a IBM ed altri, la FlexLink ha lanciato il suo concetto di fabbrica digitale. Unendo tutti i vari aspetti della produzione in un unico sistema, tra cui progettazione attraverso computer, gestione dei dati di produzione, sistemi di esecuzione della produzione, gestione della catena di fornitura e programmazione delle risorse d’impresa, la FlexLink e i suoi partner hanno creato uno dei sistemi di automazione più flessibili al mondo, noto come PLM factory, acronimo di «product and process life-cycle management», ossia gestione del ciclo vitale di prodotti e processi.
«Come ottimizzare la produzione di un prototipo, volgere rapidamente verso la produzione reale e rendere massimi i profitti durante l’eliminazione graduale dei vecchi prodotti, simultaneamente sulla stessa linea di produzione? … Occorre gestire i dati relativi a prodotti, produzione e ordini efficacemente e per fare ciò occorrono apparecchiature e software modulari, flessibili e riutilizzabili. La chiave è valutare tutte le opzioni in fase di simulazione prima di iniziare realmente la produzione» – afferma Jönsson.
«Invece di dimensionare la capacità produttiva secondo un valore massimo previsto, con il PLM factory si può costruire progressivamente la capacità secondo le esigenze del mercato» – continua – «Se queste cambiano, i moduli possono essere facilmente riutilizzati per un altro progetto. In altre parole, stiamo aumentando la flessibilità del processo di automazione riducendo drasticamente le spese di capitale nella fabbrica».
Troppo bello per essere vero?
Gli sviluppi dell’automazione industriale seguono i progressi nella tecnologia dell’informazione e, come tali, sono inevitabili. Tuttavia, vi è la preoccupazione latente che le procedure di fabbrica stiano diventando iper-tecnicizzate. Vi sono casi recenti, infatti, in cui gli impianti produttivi passati in un primo momento al montaggio robotizzato, sono ora ritornati al lavoro manuale ritenuto in realtà molto più efficiente.
Infatti, Kinnander della Chalmers narra di un importante costruttore di veicoli industriali che alla fine degli anni ’80 aveva parzialmente automatizzato una fabbrica di boccole a causa della scarsità di personale. Malauguratamente, per i dispositivi automatici si trattava di un’impresa difficile in quanto il prodotto non era progettato per il montaggio automatico. Sette anni più tardi, la fabbrica è ritornata al montaggio manuale.
