Un enorme ragno sul quale è montata la scocca di un trattore e che lo fa muovere su sei assi grazie a potenti sistemi idraulici, posizionato di fronte a un grande schermo. Si presenta così il simulatore di mezzi agricoli di Cnh Industrial, il primo al mondo. È molto simile a quello utilizzato dai team di F1 e altre competizioni automobilistiche per addestrare i piloti ma qui lo scopo è completamente diverso: l’obiettivo è quello di testare a fondo le nuove tecnologie e i nuovi mezzi agricoli ancora prima che siano prodotti, valutandone la comodità, la sicurezza e le prestazioni su ogni tipo di terreno. Il tutto senza consumare una goccia di carburante, abbattendo così le emissioni e i costi per prototipi e test. «Verifica il comportamento di un trattore prima che questa venga messa in produzione. Significa avere la possibilità di prevedere eventuali malfunzionamenti e intervenire per risolvere problematiche che altrimenti sarebbero individuabili solo una volta che la macchina è stata messa sul campo», ci spiega Carlo Lambro, brand president di New Holland Agriculture.
Industria Italiana ha avuto modo di salire a bordo del simulatore dinamico, che offre sensazioni impressionanti: una volta chiusa la porta e indossate le cinture di sicurezza, il pilota avvia il trattore virtuale lungo un breve tracciato di prova e le sospensioni iniziano a fare il loro lavoro, facendoci capire cosa si prova a guidare questi mezzi su strade sterrate. Le ripide salite e le discese possono dare un senso di vertigine da tanto gli attuatori inclinano in avanti o indietro la cabina di comando che è in tutto e per tutto identica a quelle reali, e ovviamente connessa all’Hpc che si occuperà di gestire la simulazione. Basta non allacciare la cintura per far scattare un avviso che bloccherà l’esecuzione, perché la sicurezza, sia all’interno del simulatore sia di chi guiderà i trattori sulle strade.
Ergonomia e sicurezza
Quando si sviluppa un nuovo mezzo agricolo la priorità è la sicurezza dell’operatore. Persone che si trovano a controllare mezzi da svariate tonnellate su terreni accidentati per svariate ore ed è quindi fondamentale che possano guidare il trattore in comodità su qualsiasi terreno. Realizzando un digital twin della macchina agricola e alimentando il simulatore con questi dati è possibile effettuare al computer tutti i bump test, che verificano l’accettabilità delle vibrazioni e le forze che in ogni momento agiscono su ogni elemento del mezzo, inclusa la pressione dei componenti idraulici. Uno strumento in grado di sostituire in tutto e per tutto i test su strada, consentendo di valutare così un progetto ancor prima di realizzarne un prototipo e senza esporre i collaudatori ad alcun rischio.
Un aspetto di rilievo del simulatore dinamico di Cnh è che consente una progettazione di tipo Man-in-the-loop. Questo significa che non si tratta di un sistema “passivo”, dove ci si limita ad analizzare le risposte del prototipo virtuale: dalla cabina i tester potranno impartire i comandi e verificarne in tempo reale la risposta.
Un simulatore per abbattere costi, tempi di sviluppo ed emissioni
L’approccio tradizionale alla realizzazione di un mezzo agricolo richiede numerosi passaggi. «Se dobbiamo effettuare dei test sul campo di un trattore lo dobbiamo spedire un prototipo in un luogo remoto e allineare i tempi di sviluppo ai periodi di raccolta stagionale, così da effettuare tutte le prove sulle nostre macchine», spiega Gennaro Monacelli, global director of design analysis and simulation di Cnh Industrial. «Ogni ritardo nello sviluppo può implicare che il prototipo potrebbe non essere pronto per la raccolta, fatto che impone di ritardare di un intero anno i test. Ora possiamo mitigare questi rischi tramite il simulatore, verificando anche l’interazione fra gli pneumatici e il terreno, anticipando in maniera digitale numerosi test». In certi casi, in maniera più efficiente che usando veri trattori sul campo: «Quando raccogliamo canna da zucchero, per esempio, non siamo in grado di vedere cosa sta succedendo all’interno della macchina. Con i test virtuali, facendo leva su cfd (computational fluid dynamics) e sulla modellazione della coltivazione invece siamo in grado di vedere anche questo».
Come in qualsiasi altro campo, insomma, la simulazione permette di risparmiare tempo, di correggere errori in fase di progettazione ancor prima di investire in prototipi fisici, e naturalmente di abbattere le emissioni, evitando di far percorrere migliaia di chilometri a mezzi pesanti e inquinanti.
Un altro vantaggio della simulazione dinamica è quello di poter sperimentare rapidamente e in economia le soluzioni per la guida autonoma dei mezzi agricoli, dato che permette di testare al computer tutte le componenti necessarie al sistema: parliamo di migliaia di elementi, piccoli e grandi, incluse le videocamere e i sensori Lidar che misurano le distanze dagli oggetti.
Nonostante il centro di ricerca sia situato a San Matteo (Modena), in piena Motor Valley, Cnh ha sviluppato quasi tutto in casa, non appoggiandosi alle soluzioni realizzate già collaudate di realtà come Ferrari o Dallara. Questo perché «la tecnologia di risposta che dobbiamo avere da questo simulatore è parecchio diversa da uno classico per auto, dove la guida è più standard e tranquilla», afferma Carlo Lambro, brand president di New Holland Agricolture e ceo di Cnh Industrial Italia. Per non reinventare continuamente la ruota, però Cnh ha sfruttato le competenze di associazioni del territorio e università con cui è in contatto «che ci hanno dato lo spunto. Ma di fatto la tecnologia è al 90% in-house». Un dettaglio non trascurabile questo, se si pensa che il simulatore dinamico è stato progettato e costruito in soli 18 mesi, 6 dei quali investiti nella realizzazione, da un team di soli 15 ingegneri.
Timelapse della costruzione del simulatore dinamico di Cnh Industrial
L’elettrificazione dei mezzi agricoli: Cnh mette sul piatto 39,4 milioni. Il supporto del Mise
Il simulatore dinamico per mezzi agricoli rappresenta un passo avanti per la decarbonizzazone del settore ma la vera sfida sarà quella di elettrificare questi mezzi. Un problema complesso: mezzi pesanti, che si muovono su terreni sconnessi e che inevitabilmente hanno un notevole consumo energetico. Con le tecnologie attuali è impensabile realizzare oggi un trattore interamente elettrico in grado di poter sostituire quelli attuali. Questo non significa che non si possa pensare a un trattore ibrido, che è la strada che sta seguendo Cnh Industrial. Ipotizzando anche di elettrificare solo alcune parti, per esempio i sistemi idraulici, fatto che permetterebbe sia di abbattere i consumi, sia di rendere più precisi gli spostamenti del mezzo, anche a vantaggio di un maggiore comfort di chi li guida. Ma si sta lavorando su differenti fronti, inclusa naturalmente la propulsione.
Un progetto ambizioso sul quale Cnh ha investito 39,4 milioni di euro. 7.9 di questi arrivano dal Mise, che riconoscendo l’importanza di questo tipo di ricerca ha autorizzato un accordo per l’innovazione e supportato economicamente il progetto.
Cnh Industrial investe più del 4% del suo fatturato in ricerca e sviluppo e ora che il simulatore è completato (un lavoro che ha richiesto 18 mesi di lavoro a un team di 15 ingegneri) gli sforzi si stanno concentrando proprio sui trattori ibridi. Attualmente il team di simulazione impegnato nel centro di ricerca e sviluppo di San Matteo conta 30 persone, ma il team R&D comprende circa 1.100 persone, 530 delle quali sono ingegneri di alto profilo. Ed è in continua crescita: 120 sono stati assunti dall’inizio del 2022.
Competenze riconosciute dal Mise ma anche molto apprezzate dalla Regione Emilia-Romagna, con la quale Cnh ha uno stretto rapporto. «Vogliamo collaborare con le imprese che condividono questa impostazione, come in questo caso: l’investimento di Cnh Industrial rappresenta un’opportunità straordinaria al servizio di un settore strategico dell’economia regionale, come l’agricoltura. Dunque, complimenti a chi ha voluto portarlo avanti e ha scelto l’Emilia-Romagna per metterlo in piedi», dice Stefano Bonaccini, presidente della Regione Emilia- Romagna che ospita presso il Tecnopolo uno dei supercomputer presenti in Italia, che verrà presto affiancato da un secondo, Leonardo. Va detto che in Emilia-Romagna si è fatta una politica industriale regionale molto orientata ad Hpc e Big Data, con diverse iniziative di questo campo, facilitando notevolmente il manifatturiero avanzato.
Per gestire gli aspetti della simulazione in tempo reale Cnh ha aggiornato l’Hpc che aveva in sede, installandone uno con una potenza di calcolo cinque volte superiore, ma in futuro si pensa a espanderne ulteriormente la potenza facendo leva proprio sul nuovo supercomputer della Regione. Stiamo parlando di quello che sarà uno degli elaboratori più potenti al mondo, con una potenza di calcolo di ben 250 PetaFlop e che si classificherà fra i primi 5 supercomputer della Top500, la classifica degli HPC più potenti al mondo. «La capacità di calcolo [di questo supercomputer] è di indubbio interesse per noi. Ma non c’è ancora alcun accordo siglato», sottolinea Carlo Lambro, specificando anche che è ottimista su questa possibilità.
Quando chiediamo a Lambro quale sia l’impatto di questo simulatore nell’ambito dell’elettrificazione dei mezzi agricoli ci spiega che questo non è fra gli odierni scopi del simulatore. «Il vantaggio del dynamic simulator è che ci permette di simulare 360 giorni all’anno caratteristiche che altrimenti potremmo testare solo uno o due mesi quando fa l’aratura. L’utilizzo di questa tecnologia sul campo delle propulsioni alternative non ci ha ancora dato alcun tipo di accelerazione, anche perché questo tipo di simulazione fa sì che vengano riprodotte le lavorazioni indipendentemente dal tipo di propulsione usato. Se un trattore va a 5 Km/h cambia poco che sia alimentato a metano, diesel o elettrico. È chiaro che il simulatore potrebbe rendersi utile per un’elettrificazione più spinta, che va a toccare i sistemi idraulici o la trasmissione stessa». Ma questo è uno degli scopi futuri.
Chi è Cnh Industrial
Cnh Industrial è una multinazionale che nasce nel 1942 e fa parte del gruppo Exor, l’holding delle famiglie Agnelli-Elkann che partecipa anche in Stellantis. Ha sede legale ad Amsterdam e domicilio fiscale a Londra, ed è quotata sia sulla Borsa Italiana sia su quella di New York. Ha chiuso il 2021 con ricavi per 33,4 miliardi di dollari, con una crescita del 28% rispetto al precedente esercizio. Va sottolineato che nel 2021 controllava Iveco Group, che è stata ceduta a partire da gennaio 2022. Scorporando i risultati di Iveco, nel 2021 il fatturato è stato pari a 19,5 miliardi di dollari.
Cnh ha circa 35.000 dipendenti a livello globale, suddivisi nei quattro brand che controlla: Case Ih e New Holland Agricolture realizzano macchine per agricoltura, mentre New Holland Construction e Case Construction Equipment realizzano macchine per le costruzioni. In Italia vanta più sedi, che danno lavoro a 4.500 persone: una a Torino, che sarà completata nel 2023 e rappresenterà il quartier generale della regione Emea, e quella di Modena, dove si fa ricerca. Sono presenti anche stabilimenti produttivi a Jesi, Lecce, e San Piero in Bagno (Forlì-Cesena). La ricerca viene svolta nel centro di San Matteo, a San Piero in Bagno e Torino.
La scelta di Modena come centro di test è stata strategica: la Regione è molto votata all’agricoltura, ma siamo anche nel pieno della motor valley, vicino ai grandi del mondo dei motori come Ferrari, Lamborghini, Ducati e Pagani. Non solo motori. l’Emilia-Romagna punta anche a imporsi come Data Valley: il Tecnopolo di Bologna infatti ospiterà a breve Leonardo, il nuovo supercomputer che verrà messo a disposizione del Paese e sul quale in futuro Cnh prevede di appoggiarsi. Non stupisce, insomma, che il Centro di Ricerca della multinazionale sorga proprio in quest’area.
