Collaborazione, sostenibilità ed efficienza: il digitale apre una nuova era per il manifatturiero - Industry 4 Business

Virtual Twin

Collaborazione, sostenibilità ed efficienza: il digitale apre una nuova era per il manifatturiero

La convergenza strumenti di realtà virtuale, Cloud e analytics permette l’espansione dei servizi e dei business model tradizionali verso un futuro che sarà sempre più caratterizzato da digital continuity, collaborazione, modularizzazione della produzione e sostenibilità. Si arriva con questo percorso alla nuova visione della “fabbrica digitale” in cui vengono ridotte le inefficienze, ottimizzate le performance e si accelera l’innovazione, grazie all’IIoT, ai “virtual twin” e ai sistemi di produzione che integrano gli aspetti cyber con quelli fisici

05 Mag 2021

Mentre siamo ormai entrati nel pieno della “manifattura connessa”, uno degli elementi che emergono con maggior forza dallo scenario che inizia a delinearsi in maniera decisa è che al centro dell’innovazione digitale ci sono la collaborazione e la condivisione dei dati. Una mole di informazioni che arriva da ogni comparto degli ambienti di produzione e della logistica che se analizzata e interpretata nel modo giusto può dare alle aziende una serie di vantaggi senza precedenti.

Sono diverse le prospettive che consentono di acquisire questo nuovo valore sotto diversi punti di vista, sia relativamente all’efficienza dei processi, sia per quanto riguarda lo sviluppo di nuove prospettive in termini di realizzazione di nuovi prodotti e di sperimentazione e attivazione di nuovi modelli di business. Relativamente all’efficienza il mondo manifatturiero ha la necessità di confrontarsi con i temi della ottimizzazione dei costi e chi non sarà in grado di utilizzare consapevolmente e nel modo migliore queste tecnologie rischierà di essere marginalizzato e di perdere quote di mercato. Nello stesso tempo però l’asset della valorizzazione dei dati è una leva per individuare nuove linee di sviluppo e per accelerare il time to market di nuovi prodotti e incidere direttamente sulla competitività delle aziende.

Non ultimo e non meno importante sul tema della sostenibilità il digitale rappresenta uno strumento fondamentale che permette di controllare e contenere i consumi di energia e contribuire a un migliore e più consapevole utilizzo delle risorse, fin dalle fasi di progettazione delle soluzioni e degli ambienti produttivi, garantendo nello stesso tempo una visione di tutto il ciclo di vita dei prodotti.

L’integrazione della sensoristica e delle prospettive legate alla simulazione grazie a strumenti di realtà virtuale, del Cloud e degli analytics sta già creando un nuovo paradigma per il settore manifatturiero. Inoltre, la convergenza di queste tecnologie permette in maniera decisiva l’espansione dei servizi e dei business model tradizionali verso un futuro che sarà sempre più caratterizzato da digital continuity, collaborazione, modularizzazione della produzione e sostenibilità. Si arriva con questo percorso alla nuova visione della “fabbrica digitale” in cui vengono ridotte le inefficienze, ottimizzate le performance e si accelera l’innovazione, grazie all’IIoT, ai “virtual twin” e ai sistemi di produzione che integrano gli aspetti cyber con quelli fisici.

(Sui temi dell’evoluzione del manifatturiero si suggerisce la consultazione di questo sito)

Collaborazione e condivisione di dati sempre più al centro dei processi produttivi

Ma a cosa è dovuto questo aumento esponenziale dei dati e delle possibilità di valorizzazione del manifatturiero? Il punto di partenza è da riscontrare nel fatto che nell’attuale panorama del digital manufacturing diventa sempre più necessario fare riferimento a nuove piattaforme che siano in grado di accelerare i processi di produzione, attraverso strumenti come quelli messi a disposizione dall’intelligenza artificiale, dai data analytics o dalla realtà virtuale, che si pongono l’obiettivo di utilizzare al meglio le informazioni che provengono dall’Internet of things e – nello specifico – dall’industrial Internet of Things (IIoT).

Al contempo, uno dei principali problemi che le aziende stanno toccando con mano è che spesso risulta difficile integrare queste tecnologie, e quindi capitalizzare al meglio la mole di dati di cui si dispone. Motivo per il quale si avverte in maniera crescente la necessità di una piattaforma unificata che sia in grado di gestire tutti questi processi. Questa tematica è tra l’altro affrontata nel report “Leveraging Industrial IoT and advanced technologies for digital transformation” di  McKinsey, nel quale si evidenziano i vantaggi ottenibili grazie a piattaforme centralizzate per l’analisi e la gestione dei dati.

Il valore aggiunto dell’IIoT è quello di consentire la gestione di asset da remoto in diverse industrie, come nel caso del settore ”Oil & Gas” o dell’industria chimica, o di pianificare interventi di manutenzione predittiva per il monitoraggio e l’ottimizzazione dei processi. Questo è reso possibile da una serie di “insight” che arrivano direttamente dall’analisi dei dati raccolti in tempo reale dai sensori. Non riuscire in questo intento può causare gravi ripercussioni sul business in un momento in cui acquisiscono sempre più importanza i virtual twin, la produzione on-demand, o un’organizzazione sempre più attenta del servizio ai clienti, tutte componenti che per funzionare al meglio hanno bisogno di processi che consentano di prendere la decisione giusta al momento giusto, in tempo reale.

Ne deriva che il modo in cui le aziende oggi riescono a gestire i propri dati è sempre più centrale. Per essere sicuri che l’informazione giusta venga utilizzata nel modo migliore, anche in maniera trasversale ai vari settori di un’azienda manifatturiera, i dati dell’IIoT hanno bisogno di essere contestualizzati per poter essere utilizzati dove ce ne sia effettivamente bisogno. Una piattaforma unificata è in questo senso in grado di mettere a disposizione dell’organizzazione un sistema che pone i vari comparti nelle condizioni migliori per collaborare, coordinarsi e lavorare fianco a fianco utilizzando informazioni accurate e in real time. Questo consentirà di migliorare le performance degli asset e delle operations, di incrementare l’efficienza della supply chain, e di offrire ai clienti un servizio di assistenza migliore, aprendo dunque la strada a nuove opportunità di fatturato, grazie all’offerta di nuovi prodotti e servizi.

Si tratta di una strategia che faccia leva su una piattaforma IIoT in grado di creare nuove opportunità a ogni livello di business. Una piattaforma unificata offre un valore aggiunto decisivo rispetto a una semplice architettura software basata su connessioni wireless e che abilita il miglior uso possibile dell’IIoT con effetti diretti sulla definizione dei processi di business, sul coordinamento delle operations, sulla gestione dei dati e sulle performance di prodotto.

I vantaggi del nuovo approccio basato sui dati

Adottare in ambito manufacturing una piattaforma, come 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes, permette di avere una visione in tempo reale dell’attività e dell’ecosistema di produzione, collegando persone, idee e dati in un unico ambiente collaborativo e consente di basare le proprie decisioni sui dati. L’azienda riesce in questo modo a prendere le decisioni con maggiore rapidità e ottiene una tracciabilità completa sulla qualità della produzione, con un miglioramento diretto della competitività. La strategia deve quindi prevedere anche la costruzione di un ambiente aziendale sempre più collaborativo grazie all’intelligenza artificiale, alla ristrutturazione delle attività e grazie a una supply chain che diventa sempre più smart. Per ottimizzare le attività sarà fondamentale anche sviluppare un “virtual twin” che sia in grado di simulare l’attività end-to-end e di pianificare un’interazione efficace tra il mondo virtuale e quello fisico: una strategia basata sul “gemello virtuale” è in grado oggi di utilizzare il machine learning per prevedere i risultati applicando ai processi produttivi gli advanced analytics. L’utilizzo dei virtual twin consente una collaborazione sempre più proficua tra organizzazioni, restituendo insight sempre più puntuali sul ciclo di vita dei prodotti, sul loro design, sulla loro realizzazione e sui servizi collegati.

Grazie al nuovo approccio digitale basato sui dati sarà inoltre possibile ricalibrare i business model esistenti, fino a passare dal modello attuale, incentrato sulla produzione di massa e su un modello di relazione con il prodotto basato sulla logica del servizio e sull’esperienza, proprio grazie al confronto continuo con i clienti finali. Tutto questo ovviamente mantenendo la massima attenzione sulla cybersecurity, che è sempre più centrale man mano che si prosegue con il processo di digitalizzazione dell’industria e con un utilizzo sempre più pervasivo del cloud.

In questo quadro non si può poi trascurare il ruolo della sostenibilità, dal momento che le aziende sono sempre più attente a questo aspetto: lo smart manufacturing dovrà così continuare a focalizzare l’attenzione sull’efficienza, assicurandosi che i materiali e le risorse vengano utilizzate in maniera ottimale, anche in base a modelli di economia circolare che si attengano al principio del “riduci, riusa e ricicla”, utilizzando diverse fonti di energia per la produzione. L’industria sostenibile può realizzarsi soltanto se questo concetto farà parte di un approccio olistico, che sia in grado di trasformare la produzione mettendo insieme strategie, design ed esecuzione.

(Sul tema dell’innovazione digitale al servizio sostenibilità si suggerisce la consultazione di questo sito)

La piattaforma 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes

La piattaforma 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes è in grado di offrire tecnologie e soluzioni per ideare e mettere in campo strumenti che portino ai migliori risultati per il business e per le persone, grazie a sofisticati strumenti di modeling e di simulazione, di acquisizione dei dati, di analisi e di reportistica. Un vero e proprio Single Digital Environment che è in grado di fornire tutti gli strumenti e le funzionalità per prendere decisioni basate sui dati, ottimizzando la produzione grazie al miglioramento dell’efficienza e alla riduzione dei costi e del time to market. Oggi Dassault Systèmes conta circa 290mila clienti in 11 diverse industry che si dividono in 140 Paesi e che contano su 12.000 partner.

La piattaforma assicura la continuità digitale dal momento della progettazione a quello della produzione, consentendo ad esempio la possibilità di interfacciarsi con device IIoT installati sulle linee di produzione. La sincronizzazione tra tutti i dipartimenti aziendali permette di gestire al meglio le operations, con tutte le informazioni che confluiscono in un unico ambiente e sono disponibili a tutti i team che ne abbiano bisogno. Il principio è quello di mettere a disposizione le informazioni utili al momento giusto e alle persone giuste, mantenendone le tracciabilità, e permettendo l’accesso anche ai dati in tempo reale per il monitoraggio delle linee di produzione. Grazie a questo sarà possibile organizzare riunioni che coinvolgono il team della manutenzione per risolvere i problemi o per rivedere obiettivi specifici basandosi sul monitoraggio delle performance. Questo porta ovviamente alla possibilità di utilizzare la piattaforma per monitorare il funzionamento delle macchine, per pianificare ed eseguire interventi di manutenzione preventiva.

Grazie alla piattaforma 3DEXPERIENCE inoltre è possibile monitorare e progettare al meglio le postazioni di lavoro all’interno dell’ambiente produttivo, per fare in modo che vengano utilizzate al massimo della loro capacità, prendendo in considerazione diverse opzioni e scegliendo quella che assicura i risultati migliori a seconda degli obiettivi che si vogliono raggiungere. Grazie al virtual training per le stazioni di assemblaggio inoltre sarà possibile dare tutte le istruzioni alle persone impegnate sul campo in maniera semplice e intuitiva.

In questo contesto la funzionalità di virtual twin integrata nella piattaforma 3DEXPERIENCE consente alle aziende di realizzare una serie di analisi aggiuntive grazie ad analisi “what if” su asset, prodotti e processi, per individuare in anticipo le sfide del futuro. Questo grazie a un insieme di innovazioni tecnologiche che rendono sempre più labile la divisione tra fisico e virtuale, creando di fatto un ecosistema cyber-fisico, in una sorta di sincronizzazione continua tra il mondo virtuale e quello reale.

L’utilizzo del virtual twin consente di limitare i rischi quando si sta pianificando di investire in nuovi asset o si stanno considerando cambiamenti: la simulazione virtuale infatti consente di validare in anticipo I risultati di queste scelte. Il virtual twin permette inoltre di ridurre i costi e i tempi della generazione di modelli per le simulazioni, che non dovranno più essere prodotti fisicamente, e consente di orientarsi tra un largo numero di varianti. Grazie a questo strumento è poi possibile simulare interi processi e strategie di produzione, valutando come gli asset siano in grado di rispondere ai cambiamenti, anche in termini di configurazione della fabbrica. Tutto questo migliora in maniera sensibile l’agilità dell’azienda, contribuendo a identificare e ridurre i rischi che si verifichino colli di bottiglia e creando una continuità effettiva dall’ingegnerizzazione alla produzione alla distribuzione.

Alcuni use cases

Latécoère, azienda fondata nel 1917, ha portato l’industria aeronautica a Tolosa, in Francia. Oggi è impegnata nella realizzazione di una fabbrica completamente automatizzata operativa 24 ore su 24, sette giorni su sette, con l’obiettivo di adattarsi velocemente alle esigenze dei propri clienti. L’azienda utilizza la piattaforma 3DEXPERIENCE per la creazione di virtual twin dell’edificio, dei macchinari, delle postazioni e dei flussi di lavoro interni, consentendo agli operatori e al management di visualizzare ogni dettaglio prima della costruzione effettiva della fabbrica, aiutandoli a prendere decisioni informate e accurate.

Virtual Singapore è un virtual twin dell’isola asiatica, che viene utilizzato dalle diverse agenzie e istituzioni del Paese per identificare le possibili sinergie tra le loro attività e per semplificare le interazioni tra loro e con i cittadini.

Il brand danese di calzature ECCO sta utilizzando la piattaforma digitale per produrre scarpe dalla postura personalizzate, con un processo produttivo che dura meno di un’ora e un prodotto che si adatta perfettamente alle esigenze dei singoli clienti. Un’iniziativa che si posizione al punto d’incontro tra il fashion e le life sciences, e che è in grado di creare un potenziale nuovo mercato diretto a una nuova platea di utenti.

Claas, produttore tedesco di equipaggiamenti e mezzi per l’agricoltura, utilizza la business experience platform per creare un ambiente virtuale in cui gli agricoltori possono provare i prodotti. Con i dati generati da queste prove l’azienda potrà inoltre mettere a punto i nuovi modelli. Mentre grazie all’IoT i dati che provengono dai mezzi sul campo possono essere utilizzati per insight da mettere sul mercato a disposizione degli addetti ai lavori.

La società cinese Yellow River Engineering Consulting a sua volta forma i neo assunti utilizzando i dati che provengono dalla forza lavoro già sul campo, grazie alla piattaforma 3DEXPERIENCE.

Il “Rinascimento industriale”

Quella che sta avvenendo oggi è una profonda trasformazione paragonabile al grande rinascimento europeo. Allora Gutemberg inventando la stampa rese i libri – e le conoscenze che contenevano – disponibili a tutti. Quello che allora era rappresentato dai libri oggi è rappresentato dall’esperienza, che rende possibile un rinascimento industriale che avrà effetti importanti in ogni settore della società portando a nuovi modi di inventare, imparare, produrre e vendere. In questa prospettiva i game changer di domani non saranno coloro che potranno contare sui sistemi di produzione più automatizzati, ma quelle realtà che sapranno costruire una cultura della conoscenza e del know how in grado di formare i lavoratori del futuro, e che saranno capaci di risolvere le sfide di un pianeta che ha bisogno di soluzioni sostenibili.

Il valore di conoscenza del virtual twin come evoluzione del digital twin

Davanti a una domanda di sostenibilità, di gestione dei rischi e di accelerazione della conoscenza che arriva da tanti settori il virtual twin è nella condizione di dare risposte nuove. Il virtuale e il virtual twin in particolare può amplificare ed estendere la possibilità di creare e testare nuove esperienze superando i limiti che nella vita reale rendono difficile effettuare prove per i costi, i tempi e i rischi che spesso comportano. Al contrario nel mondo virtuale si possono simulare e valutare, ad esempio, tutti i possibili comportamenti di un nuovo prodotto prima di procedere alla sua produzione.

I mondi virtuali accelerano dunque la sperimentazione e consentono di esplorare territori di conoscenza nuovi, ovvero offrono nuove occasioni per mettere alla prova la creatività. E sono proprio questi valori che segnano la differenza tra virtuale e digitale in generale e tra digital twin e virtual twin in particolare. Il digital twin si limita sostanzialmente a digitalizzare il reale, trasferendo cioè nel mondo digitale una “descrizione” della realtà. Il virtual twin segna invece un passo ulteriore, non si limita a rappresentare fedelmente la realtà, ma permette di simulare i comportamenti, le condizioni, le reazioni che caratterizzano la realtà. Il virtual twin permette cioè di simulare, osservare, analizzare il comportamento di un edificio in determinate condizioni, i rischi che corre una vettura a fronte di determinate condizioni o di una parte del corpo umano soggetta a sua volta a specifiche sollecitazioni. Grazie al virtual twin è possibile disporre dei dati e delle informazioni più precise e più affidabili per scegliere come procedere con la realizzazione di un prodotto, come correggere un progetto, quali opzioni individuare per intervenire su un processo produttivo avendo ben chiari i comportamenti e le possibili conseguenze.

(Sui temi dell’evoluzione dei sistemi connessi e della conoscenza che arriva dai dati si suggerisce la consultazione di questi siti: Sistemi connessi ed Economia dei dati).

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