Nell’immaginario collettivo, è l’industria aerospaziale quella che ha generato le maggiori ricadute scientifiche e tecnologiche nella vita di tutti i giorni. Ma raramente si riflette sul fatto che è l’industria dell’automobile quella che per prima applica le nuove tecnologie alla produzione di massa di milioni di esemplari di un prodotto che la maggior parte di noi usa quotidianamente.
Ora, l’industria dell’auto è alle prese con la transizione più delicata della sua storia: quella che sta iniziando con l’abbandono dei motori endotermici e il passaggio alla propulsione elettrica, e arriverà nei prossimi anni a introdurre il concetto di “auto digitale”: una vettura nella quale il software di bordo sarà la caratteristica differenziante, insieme alle sue capacità di connessione con l’ambiente nel quale essa si muove. Un veicolo che probabilmente sarà venduto “as a service”, con vari optional attivabili via software anche solo on demand, magari da un vero e proprio “app store”. Dobbiamo andare a sciare? Noleggiamo per un giorno il software di controllo trazione per strade innevate. Vogliamo divertirci all’autodromo? C’è il pacchetto Guida Sportiva. Un viaggio di lavoro? App per connessione Internet Vpn ad alta velocità, via 5G. E così via.
E comunque, anche le caratteristiche “fisiche” del veicolo potrebbero essere ben diverse da quelle tradizionali, come si può vedere dal progetto visibile in questo video messo a punto da Hyundai usando tecniche di Generative Design.
Per molto tempo, tutti gli operatori del settore si sono chiesti “quando la massa dei consumatori chiederà queste cose? Quando si stancherà dei motori termici e ordinerà versioni elettriche? Quando potremo proporgli di comprare un’auto un po’ come fosse uno smartphone?” La domanda non è retorica perché progettare un’auto, dal primo segno di matita al primo esemplare su strada, richiede 3 anni. Aspettare troppo a muoversi potrebbe significare trovarsi per tre anni senza macchine da proporre al “nuovo cliente”. Molti elementi fanno pensare che il momento giusto sia già arrivato: già oggi, l’industria non riesce a produrre tante auto elettriche quante ne richiederebbe il mercato; e per giunta, non le produce al prezzo che vorrebbe il mercato, e con le caratteristiche che il cliente vorrebbe. Insomma, l’industria è in ritardo sulle esigenze dei consumatori, e bisogna recuperare il tempo perduto, per rispondere con una nuova offerta alle nuove esigenze dei clienti. Questo ci riporta all’inizio del discorso: se in passato è stata la tecnologia (catena di montaggio, robotizzazione…) a permettere ai costruttori di abbattere i costi e trasformare l’auto in un bene di consumo di massa, nuove tecnologie dovranno aiutare i produttori a ridurre i tempi di reazione, a sveltire lo sviluppo, ad accelerare la produzione, a rendere le auto più sostenibili e meno energivore.
Quali tecnologie per l’auto di domani?
Dimezzare i tempi di sviluppo di un’auto, e i relativi costi, potrebbe essere un primo obiettivo per un produttore. Alleggerire i veicoli per consumare meno è probabilmente la seconda richiesta più frequente. Costruire un’auto elettrica digitale, connessa e magari autonoma sarà la terza fase. Ma per arrivarci bisogna adottare nuove tecnologie, e sappiamo che qualsiasi industria ha qualche remora ad abbandonare procedimenti collaudati. «Nessuna tecnologia emergente sfugge al timore del dubbio – ci ha detto Davide Rigoldi, account manager manufacturing di Autodesk – c’è la paura del cambiamento e, soprattutto, la paura di sbagliare. Software evoluti, automazione e nuove tecnologie sono considerati strumenti costosi, e certamente alcuni lo sono. Ma nel campo del software di progettazione, dell’ingegneria e del Cam, la domanda specifica che dobbiamo farci è: la tecnologia consente una maggiore efficienza produttiva ed energetica? Contribuirà ad accelerare la produzione, con tempi di rilascio più brevi e meno sprechi? Da quando è stata prodotta la prima auto, ci sono sempre state sfide competitive e la risposta è sempre stata la stessa: utilizzare le nuove tecnologie per aumentare l’efficienza. Con l’avanzamento della quarta rivoluzione industriale, la digitalizzazione e l’automazione sono valutate come tecnologie fondamentali per la competitività e l’evoluzione lungo tutta la catena del valore automobilistica: dagli Oem alle officine di pressatura».
Ma in concreto, come abbreviamo i tempi di sviluppo riducendone parallelamente i costi? «L‘industria automobilistica ha sempre fatto molto affidamento sui prototipi fisici. Quando si arriva ad avere un prototipo funzionante, ogni cambiamento diventa molto costoso da introdurre. Purtroppo la creazione di una serie di modelli diversi per i test e lo sviluppo è molto lontana dalle economie di scala». Messaggio ricevuto: lo sviluppo va fatto in digitale, i prototipi sostituiti da simulazioni sofisticate e si deve procedere alla costruzione di un prototipo fisico solo a progetto finalizzato. Giusto in tempo per le prove Ncap, insomma. «Sì, il software di simulazione è un mezzo molto efficace per ridurre i tempi di rilascio. Come accennavo, la creazione di prototipi fisici e il loro test è spesso costoso, richiede molto tempo e spesso offre risultati limitati. Nella progettazione automobilistica, la simulazione consente di esplorare a fondo diverse opzioni come l’alleggerimento prima di intraprendere la costruzione di prototipi fisici».
Ecco, parliamo di alleggerimento e riduzione dei consumi del veicolo, come ci arriviamo? «Il modo in cui le auto vengono prodotte sta cambiando non solo per l’IoT, l’incremento delle connessioni tra macchine e attrezzature della fabbrica intelligente. Per esempio, la manifattura additiva sta convertendo la natura essenzialmente sottrattiva dei processi di produzione. Una delle principali affermazioni della produzione additiva è la capacità di creare forme praticamente finali in prima istanza, risparmiando fino al 90% di materiale rispetto a un processo completamente sottrattivo. Permette inoltre, grazie all’impiego del Generative Design, di unificare più parti in un unico componente, con la conseguente riduzione dei cicli di assemblaggio e dunque dei costi di processo. Chiaramente, senza software di progettazione e sistemi Cam avanzati, sarebbe impossibile ottenere questi risultati e accelerare il time to market nella misura richiesta dai produttori e dagli Oem del settore automobilistico oggi».
Verso la manifattura ibrida e la progettazione generativa
Software di progettazione e sistemi Cam sono in uso nell’automotive fin da quando sono stati inventati, ma ora stanno facendo un significativo passo avanti. Nell’ambito manifatturiero ci troviamo di fronte all’avvento di nuovi materiali, come il grafene e i materiali compositi, e abbiamo a disposizione nuove tecnologie di produzione, come l’additivo. Macchinari di nuova generazione, nuovi processi sempre più complessi, come per esempio le celle robotizzate. Tutti questi elementi stanno cambiando la prospettiva nel mondo della produzione. Stiamo andando verso un modello di manifattura ibrida, caratterizzata dalla combinazione di metodi additivi e sottrattivi, che può offrire ai produttori i vantaggi derivanti dalla flessibilità della produzione additiva e dalla precisione delle lavorazioni Cnc.
«Autodesk è in grado di fornire il software e le competenze più adatte alle differenti esigenze, sia che vengano utilizzate macchine separate, una singola macchina ibrida o un robot industriale con tecnologia Ded (Directed Energy Deposition). La manifattura ibrida sta rendendo possibile la realizzazione di particolari che fin dal primo tentativo spesso risultano già validi, grazie all’approccio “design-to-cost” che consente di valutare i compromessi e prendere decisioni migliori fin dal principio. La tecnologia di progettazione generativa è un’altra nuova arma nell’arsenale dell’ingegnere, e comporta un radicale cambiamento di prospettiva nella creazione di un componente. Nel design generativo, il progettista imposta le caratteristiche del componente, e il software crea la forma. «Per fare un esempio ci basta pensare alla forcella di una moto. Attualmente il modellista progetta la forcella sulla base di qualcosa già esistente o da zero, e in seguito alla scelta del materiale simula come questa reagirebbe alle sollecitazioni. Con il Generative Design, per semplificare il discorso, il progettista non “disegna” la forcella, ma piuttosto indica al software i componenti che devono essere vincolati e le forze che agiscono. Il software a questo punto grazie all’intelligenza artificiale è in grado di fornire centinaia di possibili soluzioni di design tra i quali il progettista potrà scegliere sulla base dei parametri desiderati. Questa tecnologia si avvale della potenza di calcolo del Cloud, e ci permette anche di scegliere il tipo di lavorazione da fare per realizzare il nostro pezzo, dunque tiene in considerazione il fattore della produzione in termini di prezzo e di materiale». Di Generative Design, applicato a tecnologie di produzione ibrida (sottrattiva/additiva) si parla in dettaglio qui.
«Per esempio Autodesk, attraverso l’impiego della tecnologia generativa presente in Fusion 360, assieme gli ingegneri di General Motors, ha progettato una nuova staffa per sedili ottimizzata dal punto di vista funzionale, un componente auto standard che fissa i dispositivi di bloccaggio delle cinture di sicurezza ai sedili e i sedili ai pianali. La staffa originale era composta da otto componenti, il software ha prodotto più di 150 progetti alternativi, molti di questi con forme esteticamente poco convenzionali ma tutte funzionali. Alla fine il particolare è stato realizzato in un unico pezzo di acciaio inossidabile anziché otto, il design scelto da General Motors è più leggero del 40% e più robusto del 20% rispetto alla precedente staffa realizzata con i metodi convenzionali. Il case study è spiegato in profondità qui».
Time to market e supply chain
La spinta ad accelerare il time to market è inarrestabile. Tutti i produttori della supply chain automobilistica sono costretti a reagire, abbreviare i cicli e soddisfare le richieste dei clienti e del mercato non appena si presentano, in modo efficiente ed economico. Nei primi anni 2000, Gartner Research osservò che l’innovazione (compreso i progressi del design) poteva offrire alle aziende un grande vantaggio: fino a 18 mesi di anticipo sul mercato rispetto alla concorrenza. Ora questo vantaggio potrebbe diminuire, costringendo i produttori a continuare a migliorare ulteriormente e ad innovare in cicli sempre più brevi.
«Le tecnologie dirompenti stanno cambiando così tanto il panorama manifatturiero che si aprirà un divario tra chi coglie le opportunità (e le tecnologie abilitanti) e coloro che si prendono del tempo per decidere di cambiare. Negli ultimi 20 anni, l’industria automobilistica e i produttori di macchine utensili hanno imparato molto e possono imparare ancora molto grazie alla diffusione degli effetti della quarta rivoluzione industriale. È fondamentale abbreviare i cicli e migliorare la coerenza, e questo sta diventando la base della produzione Cam. Per raggiungere questi obiettivi è essenziale mettere a frutto la conoscenza assimilata con fatica ed eliminare gli errori generati da incomprensioni o interpretazioni arbitrarie.
L’auto che verrà, fra sostenibilità e nuovi paradigmi
La riduzione dei tempi di sviluppo è solo una delle tante sfide sulle quali l’industria automotive sta lavorando. Sta già entrando nel vivo la sfida della sostenibilità, che come detto sopra punta prima di tutto alla riduzione dei pesi, della quantità di materiali impiegati, degli sprechi, e dei consumi. Ma stanno cominciando tante altre battaglie. Alcune riguardano i costruttori di auto solo indirettamente – pensiamo al miglioramento della capacità e dei tempi di ricarica delle batterie, o all’allestimento delle reti di stazioni di ricarica. Altre li vedranno attivi in prima persona. Lo sviluppo di veicoli a guida autonoma per esempio. «Nei prossimi decenni vi sarà un’esplosione del numero di veicoli a guida autonoma sul mercato. Lo scopo ultimo della guida autonoma risiede nel garantire più sicurezza a tutti i passeggeri, azzerando gli incidenti che potrebbero capitare per distrazione del driver. Cambierà la prospettiva stessa del viaggio. I passeggeri saranno trasportati, dunque durante i viaggi potranno dedicarsi al riposo o al lavoro a seconda delle esigenze, arrivando a destinazione meno stressati. I veicoli a guida autonoma si muoveranno all’interno di un ecosistema fatto di città smart e smart ways, in cui la connettività 5G renderà immediato lo scambio dati al fine di ottimizzare le percorrenze e ridurre gli imbottigliamenti dovuti al traffico. Appare evidente che il tema delle infrastrutture interconnesse assume un ruolo fondamentale nell’evoluzione e nell’adozione di questa nuova tecnologia».
Le auto a guida autonoma sfrutteranno l’intelligenza artificiale legata all’autoapprendimento. La tecnologia è già in grado di riconoscere e prevedere comportamenti anomali da parte dei pedoni e delle altre auto. Tali previsioni sono poi arricchite dai dati derivanti dalle condizioni a contorno (per esempio metereologiche o di traffico), in modo da ridurre i falsi positivi e aumentare la sicurezza del veicolo. E questo rende necessario l’uso di tecnologie di connessione – un’altra, ennesima sfida. «Tutti I veicoli, con motore termico o elettrico, a guida autonoma, assistita o completamente umana, avranno bisogno di essere interconnessi allo stesso ecosistema. Questo richiederà la potenza di calcolo disponibile sul Cloud oltre a una connessione ultraveloce. Le ragioni per tali necessità di interconnessione sono molteplici, basti pensare alla necessità di identificazione dei singoli veicoli ai fini assicurativi, di sicurezza, di prevenzione degli incidenti, di geolocalizzazione per sapere se un veicolo è disponibile o meno (funzione già usata per esempio dal car sharing), di gestione di flotte aziendali, soccorso stradale in caso di avaria, riduzione del traffico come precedentemente accennato. L’utilizzo di alcune delle tecnologie abilitanti per i veicoli del futuro è già in essere per altri settori. Ci basti pensare all’IoT, già utilizzato per analizzare dati da dispositivi smart nonché da infrastrutture». Ma questo non è ancora tutto: quando si arriverà all’auto digitale, entrerà in gioco anche la variabile dei servizi.
«Grazie alla connettività e alla potenza del cloud, la diffusione di queste nuove tecnologie fornirà l’opportunità di espandere i servizi nell’ambito del trasporto di passeggeri. Sia i vendor di automobili, sia i gestori di flotte aziendali, sia il servizio taxi saranno sostanzialmente rivoluzionati. Per fare un esempio, volendo acquistare una nuova auto, gli optional selezionabili saranno costituiti da pacchetti software. L’auto sarà equipaggiata di base con tutta la tecnologia necessaria, che potrà essere sbloccata su richiesta del cliente a fronte di un pagamento o di un abbonamento. Per assurdo potrei decidere di attivare una funzionalità per un solo viaggio e dunque pagare l’abbonamento a quella funzionalità per quel singolo tratto di strada. Si tratta di un modello “pay per use” applicato al veicolo. I produttori di veicoli che, grazie alle giuste tecnologie, saranno in grado di cavalcare con successo questi nuovi trend e le relative sfide, avranno un’opportunità in più per diversificare la propria offerta aumentando la propria marginalità e market share. Queste nuove tecnologie e trend daranno infatti la possibilità al cliente di avere un veicolo unico, personalizzato sulle proprie esigenze, e ai produttori di fornire ai propri clienti una customer experience molto più evoluta e personale».
Cosa fare in produzione
Dando per acquisito il fatto di aver individuato quali caratteristiche avranno le auto che vogliamo produrre, e che senza nuove tecnologie è impossibile riuscire a fabbricarle con tempi e costi accettabili, cosa bisogna fare dal punto di vista dell’organizzazione e infrastruttura di produzione? «Vi sarà sicuramente capitato di chiedervi che cosa è possibile automatizzare all’interno della mia azienda? La prima scoperta spesso riguarda gli effetti conseguenti a un “flusso di lavoro frammentato” e in che modo ciò influisce sulla capacità di massimizzare il ciclo di produzione. Questa frammentazione la ritroviamo tra i siti di produzione, tra i vari dipartimenti di un’azienda e all’interno dei gruppi di lavoro, e arriva infine a influire sulla catena di approvvigionamento. E non dimentichiamo l’impatto del coronavirus. Le aziende di tutto il mondo sono state costrette a ridefinire il significato di “nuova normalità” per la propria attività. Sicuramente è fondamentale garantire la continuità e solidità del proprio business, ma per farlo occorre lavorare su molti fattori».
Proviamo a elencarne qualcuno, in ordine sparso e senza voler fare una classifica di merito: lavorare da remoto in maniera efficace; gestire la collaborazione; ottenere una maggiore agilità riconfigurando strategia e processi, fornendo gli strumenti più adatti affidandosi alla tecnologia; creare catene di approvvigionamento più flessibili, più brevi e più veloci, localizzandole e accelerando l’innovazione attraverso la digitalizzazione; migliorare l’efficienza operativa, con conseguente aumento della produttività e dell’agilità nella catena di approvvigionamento e una percentuale di errore inferiore. Come ci arriviamo? «Per aiutare le aziende ad affrontare queste sfide e raggiungere i propri obiettivi, Autodesk ha investito nella produzione avanzata per automatizzare i processi produttivi e la loro conoscenza, promuovere la progettazione attraverso l’impiego dell’intelligenza artificiale (progettazione generativa) e catalizzare l’innovazione tra le discipline utilizzando un’unica piattaforma cloud. Inoltre abbiamo lavorato per connettere i dati per ridurre i processi a basso valore aggiunto, promuovendo una maggiore agilità della catena di approvvigionamento, e per adottare nuovi processi produttivi e materiali».
Le soluzioni e gli strumenti che Autodesk mette a disposizione del mondo automotive, insomma, vanno ben oltre il classico perimetro dell’ufficio progettazione. Ciò che vuole fare Autodesk è aiutare le aziende a connettere i propri flussi di lavoro, automatizzare i processi e mettere in rete l’intera catena di fornitura, fornendo una connessione trasparente tra progettazione e produzione, automatizzando i flussi di lavoro ripetitivi e consentendo così di prendere decisioni migliori, grazie all’impiego dell’intelligenza artificiale basata su criteri ingegneristici e facendo in modo che ogni processo possa essere configurato in rete. «Siamo fermamente convinti che riunire tutto questo in un unico ambiente collaborativo e unificato, eliminerà le barriere che separano le diverse tecnologie dal processo di produzione, impattando positivamente sull’intera catena di approvvigionamento. I produttori di veicoli, oggi e nel futuro, si troveranno ad affrontare molteplici ostacoli e sfide. Noi di Autodesk, con la nostra Product Innovation Platform (maggiori dettagli qui), siamo in grado di assistere i nostri clienti attraverso tutte le fasi di sviluppo, produzione e operatività di un nuovo prodotto, adattandoci e supportando la loro Digital Strategy» conclude Rigoldi.
