Manufacturing

La progettazione rinasce grazie al Generative Design

Intelligenza artificiale e Additive manufacturing stanno rimodellando non solo la progettazione digitale ma anche il ciclo di produzione. Per un risparmio in risorse e tempi di realizzazione.

23 Nov 2021

Renato Bocchi

Sales Manager Dedagroup Business Solutions

Il mondo della progettazione sta vivendo un periodo di grande innovazione. La modellazione digitale sta evolvendo rapidamente verso il cosiddetto Generative Design: una nuova modalità di ideazione e realizzazione dei prodotti, abilitata da software di intelligenza artificiale, da una grande capacità computazionale e da tecniche di produzione additiva tipiche della stampa 3D. Un’evoluzione che nell’ambiente viene definito un Rinascimento, con ricadute consistenti anche sul ciclo di produzione nella sua interezza.

Cosa si intende per Generative Design

I software di Generative Design stravolgono, infatti, il processo con cui gli ingegneri hanno effettuato la progettazione e la prototipazione fino a ieri. A differenza del design tradizionale, in cui il processo creativo parte dalla considerazione dell’oggetto finale e valuta cosa è necessario per ottenerlo, il Generative Design prende avvio dalle caratteristiche fisse che dovrà avere il risultato e utilizza l’intelligenza artificiale per generare molteplici modelli che rispondano ai parametri dati. L’ingegnere fornisce quindi i vincoli operativi e di progettazione, e il software, grazie a Machine learning e Deep learning, restituisce come risultato diverse alternative dell’elemento richiesto, tra le quali verrà selezionata quella più appropriata. In questo senso, le caratteristiche che il risultato finale deve presentare non coincidono proprio con esso, ma sono una sua parte.

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Questo, per essere precisi, è ciò che avverrà una volta che il Generative Design sarà più maturo. Oggi, infatti, i software prevedono ancora molte interazioni con gli ingegneri, che sono tenuti a vagliare le soluzioni proposte a partire dagli input iniziali e guidare le successive rielaborazioni fino al risultato finale. Ma la strada è segnata ed è diretta verso una quasi totale autonomia delle macchine.

Uno dei risultati più interessanti della progettazione attraverso strumenti di Generative Design è quello che contempla tecniche di produzione additiva, per costruire forme impossibili da realizzare con le tradizionali tecniche di produzione sottrattiva. Si tratta di modelli complessi, dalle geometrie articolate, spesso piene di spazi vuoti per alleggerirne il peso e usare solo la quantità di materiale strettamente necessaria. Una tipologia di componenti che inizia a diffondersi nei settori più disparati, dall’automotive all’architettura, dall’abbigliamento all’arredamento.

generative design

Più efficienza e agilità nella progettazione e produzione

Perché il mercato si sta interessando sempre più al Generative Design? Perché non continuare a utilizzare le metodologie tradizionali?

Alcuni vantaggi di questo nuovo approccio sono immediatamente evidenti, come il notevole risparmio di tempo per la progettazione: quel che prima richiedeva un mese, oggi può essere realizzato in poche ore. Se è prevista una produzione additiva, inoltre, l’oggetto può essere costruito in un unico pezzo, senza necessità di assemblaggi. Anche dal punto di vista del materiale utilizzato, quindi, il risparmio è indiscutibile.

Per l’automotive, ad esempio, i nuovi componenti realizzati da alcune aziende automobilistiche (Volkswagen e Volvo) sono prodotti in un unico pezzo laddove prima erano composti da più di 50 parti. Il che rende il processo di progettazione e produzione abilitato dal Generative Design decisamente più sostenibile anche dal punto di vista ambientale.

C’è, poi, un’altra caratteristica del Generative Design che piace alle aziende. Lavorare in digitale e in modalità cloud favorisce la delocalizzazione, caratteristica che – soprattutto dopo la pandemia – è diventata un valore assoluto da perseguire per aumentare la resilienza della supply chain e garantire la continuità operativa anche in circostanze di emergenza.

Generative design, la democratizzazione della progettazione

Il Rinascimento del Generative Design non produce effetti solo a valle, sul ciclo di produzione, ma anche a monte, e cioè incide già sul percorso di formazione degli ingegneri. L’uso dell’intelligenza artificiale comporta, infatti, un processo di democratizzazione della progettazione.

Con le tecnologie generative è infatti possibile lavorare su progetti di modellazione digitale senza necessariamente avere le competenze altamente specifiche richieste per l’utilizzo di strumenti tradizionali. Alcuni skill gap sono oggi superati dalla macchina. Al tempo stesso, però, sorge sempre più evidente la necessità di nuove competenze. Per padroneggiare le soluzioni di Generative Design, infatti, è importante, oltre la conoscenza tecnica e tecnologica, anche quella del dominio, ossia dei processi industriali e del Lean Manufacturing.

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Generative Design, a che punto siamo

A che punto siamo, quindi, nello sviluppo di software di Generative Design? Oggi, le tecnologie sono in una fase intermedia: perché queste possano dispiegare pienamente le proprie potenzialità deve essere ancora percorso un tratto di strada.

La maturità delle soluzioni è attualmente a uno stadio che dagli addetti ai lavori viene definito conditionally generative, in cui l’intervento degli ingegneri durante la progettazione è imprescindibile e ricorre più volte prima dell’ottenimento di un risultato del tutto soddisfacente. I prossimi sviluppi prevedono di passare attraverso una fase chiamata highly generative prima di arrivare al design fully generative in cui sarà il software di intelligenza artificiale a fare tutto a partire dalle istruzioni iniziali impartite in linguaggio naturale o attraverso il riconoscimento di immagini.

Per arrivare a questo stadio non sono necessarie innovazioni radicali, ma semplicemente l’ulteriore sviluppo di quanto già disponibile. Per portare all’estremo le potenzialità dell’intelligenza artificiale sono infatti necessari una potenza di calcolo ancora maggiore, un algoritmo più performante in grado di prendere in considerazione un numero crescente di variabili e, soprattutto, una libreria di esperienze e competenze molto più vasta di quella attuale. Una macchina non potrà mai inventarsi una possibile soluzione, ma può scandagliare, confrontare e ricombinare esperienze fatte precedentemente. Se il bagaglio di elementi a cui attingere è ampio, il software può pescare in un mare più profondo, trovando così più facilmente ciò che risponde al meglio alle esigenze specifiche.

Lo sviluppo dell’algoritmo e la maggiore potenza di calcolo sono dietro l’angolo. Per quel che riguarda la dotazione di esperienze, invece, siamo ancora un po’ più lontani, ma considerando la diffusione di dati che verranno raccolti nei prossimi anni, ci arriveremo prima di quanto riusciamo a immaginare. La crescita sarà esponenziale.

Ciò che è disponibile oggi, che è già maturo dal punto di vista tecnologico ed è presente nelle offerte di più di uno sviluppatore, viene utilizzato non solo nelle Proofs of Concept (PoC) ma è anche integrato nei cicli produttivi dalle aziende. In Italia siamo ancora in una fase di accettazione embrionale, leggermente indietro rispetto ad altre realtà europee. Un ritardo tipico, si potrebbe dire fisiologico, del nostro tessuto produttivo a recepire le ultime novità, ma destinato a essere colmato. Questo perché il Generative Design assicura prodotti progettati e realizzati in meno tempo e in modo più sostenibile, ottimizzando le risorse. E, soprattutto, assicura prodotti migliori, gli unici che permetteranno di confrontarsi con la concorrenza.

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Renato Bocchi
Sales Manager Dedagroup Business Solutions

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