La digitalizzazione

In ingegneria meccanica con la digitalizzazione aumenta il numero dei sistemi in cui vengono originate informazioni relative alla produzione. Anche la quantità di dati diventa sempre più grande ed eterogenea. Oggi i dati sono generati in vari sistemi: MCAD, software CAD elettrotecnici ed elettronici a cui si aggiungono anche le informazioni digitali sul prodotto presenti nei documenti di Office, nel sistema ERP, nel CRM o nel support System.

La gestione di questi dati è complessa in quanto in essa devono confluire i dati dell’intero ciclo di vita di un prodotto. Nel corso di una collaborazione integrativa tra i vari reparti è, inoltre, importante evitare di lavorare ognuno solo con i propri dati. Il trasferimento manuale di informazioni da un sistema all’altro tuttavia è una fonte continua di errori.

In questo contesto il concetto di digitalizzazione viene spesso interpretato in modo troppo riduttivo.

1.1 Un’innovazione inarrestabile

Essere innovativi come una startup viaggiando a tutta velocità, senza interrompere l’attività in corso. In questo gioco di equilibrio, le PMI tedesche del settore tecnologico procedono a fatica. Perfezionare le tecnologie portandole ai massimi livelli: agli ingegneri tedeschi davvero non gli si può fare alcun rimprovero. Quello che accade oggi nella digitalizzazione, è molto più che una semplice evoluzione tecnologica. È una rivoluzione in cui anche un’azienda affermata potrebbe essere travolta da un concorrente sconosciuto fino al giorno prima.

Un’innovazione inarrestabile non avviene principalmente attraverso una diversificazione tecnologica ma attraverso un modello aziendale. Per le PMI tedesche nel settore dell’ingegneria meccanica, dell’impiantistica o di altri settori è proprio questa peculiarità della digitalizzazione la vera sfida. Un’azienda affermata non può infatti gettare a mare tanto facilmente il vecchio per tuffarsi a capofitto con tutte le proprie forze in nuove idee. Deve agire piuttosto su più fronti per garantire sul piano economico l’innovazione: portare avanti il modello esistente e contemporaneamente operare il passaggio.

Ma come si fa ad essere innovativi, viaggiando per di più a tutta velocità? Come si può, nonostante gli obblighi esistenti, esplorare nuove strade con un forte dinamismo e pari entusiasmo come farebbe una qualunque startup della Silicon Valley?
I fattori più importanti nell’elaborazione di nuovi modelli aziendali sono il Timing e il Management. Il detto “chi ben comincia è a metà dell’opera” in questo caso non vale. Vince piuttosto chi è pronto quando arriva il “maggior numero” di clienti, ovvero il gruppo più numeroso di acquirenti che vuole quel nuovo prodotto o quel nuovo servizio.

 

1.2 PLM e Industria 4.0

Secondo un sondaggio della Staufenakademie (dic. 2014), la maggior parte degli osservatori concordano sul fatto che in futuro la strada dei prodotti e dell’organizzazione relativa a sviluppo, produzione e manutenzione sarà caratterizzata da tutte quelle tecnologie che riassumiamo genericamente con il termine “Industria 4.0”. Un terzo circa delle imprese meccaniche non ha ancora avuto molto modo di confrontarsi con Industria 4.0, soprattutto con il rapporto di PLM e Industria 4.0. Un altro 33% è ancora in una fase di orientamento e sta valutando i vari scenari in cui è possibile un suo impiego. Il terzo rimanente delle imprese si vede già proiettato in quella che sarà la realizzazione della quarta rivoluzione industriale.

Esaminata dal punto di vista del PDM e PLM, la gestione completa dei dati di prodotto è la base per i processi gestionali in una produzione orientata verso Industria 4.0.

“La gestione efficiente ed efficace di questo modello di prodotto digitale che va dallo sviluppo alla vendita, dalla produzione alla messa in servizio fino alla creazione di valore per il cliente e alla garanzia dei servizi associati al prodotto, viene definita più o meno dall’inizio del nuovo secolo come gestione del ciclo di vita del prodotto o PLM. Il PLM non include più soltanto i modelli meccanici di dati geometrici, ma comprende, in misura crescente, anche la logica dell’elettricità e dell’elettronica e i programmi dei software incorporati.

Tale gestione dei dati di prodotto è il presupposto fondamentale affinché prodotti moderni, “intelligenti” e interconnessi svolgano la loro funzione e abbiano successo sul mercato mondiale. È la condizione essenziale affinché anche la produzione possa essere organizzata collegandola in modo “più intelligente”. È il requisito fondamentale per Industria 4.0”. (tesi Hechenberger del Sendler Circle)

Cos’è un processo aziendale digitale?

Nella pratica si trovano spesso processi che sono solo in apparenza digitali. Tuttavia, un processo digitale si può definire tale solo se vi sono informazioni utilizzabili in grado di essere ulteriormente elaborate.

Oggi bisogna fare un’attenta valutazione per distinguere in un’azienda i processi digitali falsi da quelli autentici. Il fatto che l’informazione non sia più cartacea, non significa per questo che sia digitale, ma è piuttosto semplicemente “elettronificata”. La fattura scansionata spedita da un fornitore al proprio cliente per e-mail ne è un tipico esempio. Le informazioni contenute nella fattura non sono utilizzabili digitalmente. Per un autentico processo aziendale digitale occorrono informazioni che siano veramente digitali.

Nel caso della fattura, è necessario innanzitutto che i dati delle immagini vengano letti mediante Optical Charakter Recognition, che siano riconosciuti i dati d’intestazione e di posizione e, idealmente, confrontati con un ordine di base nel sistema ERP. Se i valori dell’ordine coincidono con i valori della fattura, viene impiegato un workflow che trasmette i dati della fattura alla contabilità finanziaria per il pagamento: la classica elaborazione automatizzata delle fatture senza intervento dell’uomo ed esempio lampante di un autentico processo aziendale digitale che caratterizzi, pertanto, informazioni utilizzabili digitalmente, elaborate meccanicamente, e sistemi collegati fra loro a tale scopo.

Ciò che nel campo commerciale vale per le fatture, può essere applicato anche nei reparti di progettazione e sviluppo. Una richiesta di modifica per un prodotto creata come PDF nel software PLM non è ancora un’informazione utilizzabile. Per divenire tale, l’istruzione in essa contenuta deve essere separata e associata automaticamente al rispettivo componente. Il semplice fatto che le singole voci della modifica siano specificate nella richiesta non consente ancora una classificazione completamente digitale. E non è soltanto l’informazione sulla modifica che deve essere disponibile a livello digitale e deve essere collegata alla documentazione di modifica, bensì anche l’incarico che ne deriva.

Se, pertanto, nell’ambiente PLM deve nascere un processo aziendale digitale, non è sufficiente mandare un incarico per e-mail e aggiungere i componenti in questione come allegato. Piuttosto l’incarico deve essere attribuito nel software PLM mediante un file d’incarico e ciascun documento deve essere presente soltanto una volta. Il processo di modifica nel sistema PLM guida quindi tutti i dati di prodotto e i documenti collegati alla modifica, accompagnati dal file d’incarico.

Questi due scenari dimostrano cosa significa un processo digitale autentico. Un’azienda pratica una digitalizzazione sistematica end-to-end quando dispone di informazioni in digitale e quando si adopera affinché esse possano essere immediatamente sfruttate da altri sistemi. Le informazioni devono quindi poter essere utilizzate nella loro forma digitale senza interazione umana ed essere in grado di attivare azioni e processi a valle. Si parla allora di “gestione dell’impatto”. Per una corretta digitalizzazione in ingegneria meccanica, è necessaria una struttura portante adeguata che funga da base per le informazioni. Essa è rappresenta appunto dal Product Data Backbone.

L’azienda deve creare i requisiti tecnici informatici necessari. Sono tre i settori essenziali per la digitalizzazione: il sistema ERP (con SCM, Business Intelligence e manutenzione) per il collegamento di produzione, finanze, vendita e assistenza, i sistemi Office inclusi Intranet, il portale e il sistema CRM nonché il software PLM per la realizzazione e la gestione del prodotto: il Product Data Backbone.

1.3 Systems Engineering

Lo sviluppo di sistemi meccatronici sempre più sofisticati richiede una stretta collaborazione tra gli specialisti di tutte le discipline coinvolte. Nella progettazione di un nuovo prodotto o della sua sostanziale modifica, spesso inizialmente non si deve né si può ancora individuare con precisione quale funzione viene realizzata e con quale tecnologia. Occorre innanzitutto descrivere con la massima attenzione la funzionalità di un prodotto. In questo modo tutti coloro che partecipano al suo sviluppo, alla produzione e alla commercializzazione possono rendersi conto di cosa c’è da fare. Questo è il compito del Systems Engineering.

Il Systems Engineering è la prima fase del Product Lifecycle Managements e accompagna anche tutte le fasi successive nel processo di PLM. Pertanto, il Systems Engineering e il Product Lifecycle Management devono essere messi in stretta relazione. In futuro il progetto orientato al sistema, indipendentemente dalla sua forma di realizzazione (settore meccanico, elettrico o software), rivestirà un’enorme importanza e rappresenterà inoltre un punto centrale della strategia di Industria 4.0.

Nel frattempo, i prodotti devono essere maggiormente definiti in funzione del modello aziendale. Occorre, pertanto, garantire un collegamento tra lo sviluppo nei rispettivi reparti e il modello aziendale. Il collegamento è dato appunto dal Systems Engineering che deve essere utilizzato come criterio più generale. In futuro, infatti, nei prodotti aumenterà la percentuale di software ed elettronica e, di conseguenza, anche la richiesta sul mercato di tali componenti dei prodotti. Lo spostamento delle percentuali della Value Proposition diventa elemento chiave dei metodi di Systems Engineering. Grazie al suo utilizzo, si riducono i cicli di produzione e l’intero sviluppo è caratterizzato da un maggiore dinamismo lungo l’intero ciclo di vita del prodotto.

1.4 Il gemello digitale delle informazioni

La struttura di macchinari e impianti diventa sempre più complessa; con l’avvento della digitalizzazione e di Industria 4.0, la percentuale di elettronica e software nei prodotti è in costante aumento rispetto alla parte puramente meccanica. Facendo confluire le informazioni di tutti i componenti di un impianto lungo l’intero ciclo di vita di un prodotto in un Product- and Document Lifecycle Management System, si crea un gemello digitale delle informazioni dell’impianto fornito al cliente.

Da qualche tempo si parla di modelli informatizzati di oggetti sui quali si possono effettuare simulazioni virtuali. Essi sono generalmente noti come gemelli digitali. In ingegneria meccanica il concetto viene discusso in relazione alla digitalizzazione e a Industria 4.0. Il gemello digitale unisce il mondo reale con quello virtuale come rappresentazione di un processo, un prodotto e un servizio. Alcuni sensori installati sull’oggetto fisico trasmettono i suoi dati al gemello digitale che li elabora e valuta. Monitorando i sistemi è possibile conoscere in anticipo eventuali guasti e problemi ancora prima che si verifichino.

Nella realtà aziendale, considerati i presupposti tecnici correlati, gemelli digitali completi di questo tipo non hanno ancora superato la fase embrionale. Attualmente, soprattutto singoli componenti dell’impianto vengono monitorati in remoto per garantire, ad esempio, la manutenzione predittiva.

Il dossier del ciclo di vita come rappresentazione del gemello digitale

Molto più semplice è la realizzazione di un “gemello digitale delle informazioni”. Si tratta di un dossier del ciclo di vita di un prodotto/un impianto che fa riferimento alla struttura tecnica di tutti gli elementi dell’impianto e raccoglie a livello centrale tutte le informazioni ad esso collegate e necessarie per la creazione e la gestione del prodotto. Nel dossier del ciclo di vita confluiscono i dati di prodotto e i documenti lungo l’intero ciclo di vita dell’impianto. Queste informazioni sul prodotto vengono raccolte in base al cliente o al progetto e rappresentano il gemello digitale delle informazioni del macchinario fornito.

 

Per poter effettuare una valutazione qualitativa di un prodotto, ad esempio, a seguito di guasti ricorrenti su un impianto, occorre documentare in modo chiaro la situazione dei singoli macchinari in uso dal cliente. Che pompa e che motore sono stati installati? Quali modifiche ha subito il motore? Quale versione software è installata nel dispositivo di comando? Dove si trova la sua descrizione? Sulla base della documentazione digitale completa, disponibile con un semplice clic, è possibile valutare meglio eventuali conclusioni sui guasti. Il produttore può, inoltre, produrre automaticamente la documentazione, correlare i requisiti iniziali e analizzare l’effetto delle richieste di modifica.