A prima vista:
- Adottando un approccio di filiera digitale all’ingegneria, i costruttori di macchine possono accelerare la consegna delle macchine altamente complesse di domani e ottenere un vantaggio competitivo.
- L’ingegneria avanzata delle macchine favorisce la visibilità fin dall’inizio; i costruttori di macchine sono in grado di acquisire e incorporare feedback di progettazione da numerose parti interessate interne ed esterne.
- L’autore discute di come il processo virtuale, basato sulla simulazione e sul gemello digitale, avvantaggia l’intero sviluppo e la distribuzione di una macchina avanzata.
Il panorama dei macchinari industriali è ricco di sfide senza precedenti: carenza della catena di approvvigionamento, carenza di manodopera e interruzioni del mercato imprenditoriale. Allo stesso tempo, i costruttori di macchine stanno affrontando processi e tecnologie obsoleti che minacciano la crescita. Questi megatrend industriali combinati stanno spingendo i costruttori di macchine a ripensare al modo in cui rispondono alle fluttuanti richieste del mercato, ottimizzando al contempo la qualità per rimanere competitivi.
Allo stesso tempo, le mutevoli preferenze dei consumatori stanno guidando la necessità dei produttori di prodotti di macchine altamente agili e flessibili in grado di creare un’ampia gamma di prodotti. Sono necessarie macchine più intelligenti che integrino hardware, software e servizi in un unico ambiente coeso. I costruttori di macchine necessitano di una maggiore automazione per aumentare l’efficienza dei loro processi differenziandosi in modo competitivo. Inoltre, l’automazione può aumentare la sostenibilità all’interno delle loro operazioni promuovendo al contempo gli obiettivi di sostenibilità dei loro clienti finali.
Tutte queste tendenze stanno motivando i costruttori di macchine a trasformare digitalmente le loro pratiche quotidiane. Implementando un approccio di filiera digitale all’ingegneria, i costruttori di macchine possono fornire rapidamente le macchine altamente complesse di domani, ottenendo un vantaggio competitivo rispetto a quelle non gravate dai processi legacy. L’approccio del filo digitale assume la forma di Advanced Machine Engineering per guidare una maggiore certezza nella creazione di macchine di prossima generazione. Sfrutta una metodologia basata su cloud che incoraggia la collaborazione tra le discipline ingegneristiche fondamentali portando a un gemello digitale basato sulla simulazione. Il risultato è una maggiore flessibilità, migliorando al contempo la qualità e il time-to-market.
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Collaborazione multidisciplinare basata su cloud
L’ingegneria avanzata delle macchine sfrutta la facile accessibilità del cloud per creare visibilità tra i numerosi team necessari per sviluppare le macchine intelligenti di oggi. Comprende tutte le discipline ingegneristiche – meccanica, elettrica, elettronica e ingegneria del software – e le unisce in un’unica fonte di verità tramite il cloud. Inoltre, l’approccio massimizza il riutilizzo dei dati e supporta un processo di modifica integrato per garantire un processo di consegna standard.
I team di progettazione possono ora archiviare, accedere e utilizzare dashboard, pianificazioni e documenti in tempo reale in qualsiasi momento e da qualsiasi luogo. Aumenta l’efficienza nel processo di sviluppo della macchina, aumentando la produttività complessiva. Inoltre, i costruttori di macchine possono acquisire e incorporare simultaneamente il feedback di progettazione da numerose parti interessate interne ed esterne. Ciò garantisce la creazione delle macchine più efficaci possibili evitando ritardi e gestendo i costi del prodotto. Incorporando il feedback in precedenza nel processo di progettazione, i costruttori di macchine possono anche tenere conto dei problemi della catena di approvvigionamento e dei materiali di origine da fornitori esterni.
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Digital Twin e messa in servizio virtuale basati sulla simulazione
La tecnologia basata su cloud è un fattore abilitante fondamentale per la creazione del gemello digitale nell’ingegneria avanzata delle macchine. Semplificando la comunicazione tra le discipline, il cloud incoraggia la condivisione di dati vitali per creare un gemello digitale completo della macchina del futuro. Il modello multidisciplinare della macchina proposta collega ingegneri meccanici, elettrici e di automazione per valutare le prestazioni, il consumo di energia, la produzione e altri indicatori chiave. Quindi un gemello digitale può simulare tutto virtualmente, riducendo la necessità di una prototipazione fisica costosa e dispendiosa in termini di tempo. Il processo virtuale, basato sulla simulazione e sul gemello digitale, offre vantaggi durante l’intero sviluppo e implementazione di una macchina avanzata:
- disegno: I costruttori di macchine possono utilizzare il gemello digitale basato su cloud per simulare modelli e testare migliaia di funzionalità rispetto a migliaia di requisiti. Ciò porta a trovare gli errori nelle prime fasi del processo di progettazione, spingendo al contempo i confini creativi della produzione.
- Test: L’analisi virtuale è migliorata attraverso test a circuito chiuso, in cui l’intelligenza artificiale e gli algoritmi di apprendimento automatico identificano potenziali miglioramenti, garantendo la produzione delle macchine più flessibili e ottimizzate.
- Produzione: Quando è il momento di mettere in servizio la macchina per la fabbrica, l’ingegneria avanzata della macchina supporta il test del codice PLC in un mondo virtuale in esecuzione sul gemello digitale. Il risultato è una messa in servizio fisica semplificata e senza stress. La messa in servizio virtuale può garantire che il codice PLC venga testato e valutato prima di caricarlo su una macchina fisica. Un crash di una macchina nel mondo digitale non costa nulla.
- Ciclo vitale: Quando i requisiti dei clienti cambiano, i costruttori di macchine dispongono di un processo facilmente accessibile per aggiornare la logica di programmazione delle macchine o aggiornare i modelli delle macchine utilizzando il gemello digitale e la simulazione.
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Il design modulare porta alla personalizzazione di massa
L’ingegneria avanzata delle macchine fornisce le basi per un vero design modulare con la collaborazione cloud e il gemello digitale. Questa configurazione è un approccio altamente desiderabile in cui le informazioni e le specifiche della macchina sono contenute all’interno di “blocchi” modulari. Questi blocchi possono essere riutilizzati in tutti i progetti e personalizzati per soddisfare le aspettative dei clienti. Ad esempio, gli ingegneri possono aprire un blocco che contiene la distinta base di una macchina preesistente. Possono quindi salvare nuovamente il blocco come un nuovo progetto e modificarlo per includere parti o componenti aggiornati che soddisfano le specifiche del cliente.
Utilizzando la progettazione modulare, i costruttori di macchine hanno un percorso conveniente per scalare per la personalizzazione di massa. È ora possibile produrre macchine altamente differenziate in modo rapido ed economico da un insieme condiviso di moduli.
Di conseguenza, i costruttori di macchine possono accelerare i tempi di offerta e rispondere a un numero maggiore di richieste e consegnare un numero maggiore di ordini, espandendo la redditività della loro attività. Anche il design modulare è fondamentale per una rapida configurazione della macchina. Quando i requisiti dei clienti cambiano, i costruttori di macchine dispongono di un processo facilmente accessibile per aggiornare la logica di programmazione delle macchine o aggiornare i modelli delle macchine. È anche possibile tracciare le iterazioni di progettazione e capire perché devono essere prese decisioni specifiche. Il gemello digitale delle macchine rende possibile tutto questo offrendo un mockup virtuale di una macchina, in cui i dati della macchina possono essere facilmente referenziati e aggiornati.
Consegnare con successo macchine complesse
L’ingegneria avanzata delle macchine offre ai costruttori di macchine le potenti capacità necessarie per sopravvivere e prosperare nell’esigente panorama industriale di oggi. L’integrazione di tutte le discipline ingegneristiche consente la collaborazione tra i team di progettazione attraverso strumenti cloud in tempo reale.
Il risultato è il gemello digitale completo della macchina che supporta una simulazione sofisticata per creare macchine ottimizzate senza la necessità di prototipazione fisica. Inoltre, questo metodo crea un ambiente per un vero design modulare, in cui i costruttori di macchine possono adattarsi in modo rapido ed economico alle mutevoli esigenze del mercato. Complessivamente, l’ingegneria avanzata delle macchine migliora la produttività, la velocità di immissione sul mercato e la qualità dei costruttori di macchine, aiutandoli ogni volta a vincere alla grande sul mercato.
Rahul Garg è il vicepresidente per i programmi per le macchine industriali e le PMI di Siemens, responsabile della definizione e della fornitura di iniziative e soluzioni strategiche chiave e dello sviluppo del business globale.