Lavatrici e lavastoviglie programmabili con smartphone e servizi “pay per washing”. Macchinari industriali ad alta personalizzazione monitorati e gestiti da qualsiasi area del mondo. Prodotti e processi che si riconfigurano in funzione del singolo consumatore o della singola azienda. Haier Europe e Dallan sono due esempi di aziende che hanno implementato una strategia manifatturiera basata sulla tecnologia digital twin di Siemens. Da un lato Haier Europe, la global company cinese, pioniere mondiale dell’Iot applicato al settore dell’elettrodomestico, che fa leva sulle pregresse esperienze di prodotto connesso sviluppate da Candy, l’azienda leader europea del bianco acquisita da Haier nel 2019; dall’altra Dallan, storica azienda manifatturiera del Veneto che progetta, produce e installa in tutto il mondo macchine e impianti per la lavorazione della lamiera.
Due esempi di manifattura, opposta e contraria, una b2c l’altra b2b, che trovano nel gemello digitale della multinazionale tedesca, leader nel software di automazione e industriale, un denominatore comune per la creazione di un modello operativo coerente con la personalizzazione e configurabilità del prodotto, temi che si rivelano centrali per la nuova competitività d’impresa. Ecco quanto emerso dal racconto delle due aziende durante il webinar “Il digital twin come strategia per l’innovazione industriale” moderato dal direttore di Industria Italiana Filippo Astone e organizzato da Siemens Digital Industries Software in collaborazione con Industria Italiana e il Cluster Fabbrica Intelligente, l’associazione di cui Siemens è Pathfinder ovvero partner tecnologico (vedi articolo xxxx).
«Come Pathfinder, Siemens contribuisce attivamente alla definizione della Roadmap nazionale per l’innovazione dell’industria manifatturiera italiana, afferma Flavio Tonelli, vice-presidente del comitato tecnico-scientifico del Cluster. Le esperienze di Haier Europe e Dallan evidenziano come il tema del digital twin si incroci con tutto il tema del software industriale, dal plm al mes, alle piattaforme industrial IoT che hanno l’incarico di raccogliere e analizzare, attraverso le diverse fasi della filiera produttiva, tutte le informazioni che provengono una molteplicità di soggetti eterogenei, aggiunge Tonelli. Grazie a technology vendor come Siemens aziende come Haier Europe e Dallan possono sfruttare il potenziale applicativo nella filiera end to end, dal cliente che usa il prodotto fino alla coprogettazione insieme ai fornitori».
Da Candy ad Haier Europe, una storia di prodotto connesso
«Era il 2017 quando in Candy abbiamo messo sul mercato l’elettrodomestico Bianca, racconta Daniele Frigerio, Head of Npi and Funding di Haier Europe. Forniva i dati di utilizzo della macchina ed è stato il precursore di Rapido. Dal monitoraggio delle attività si era capito che l’utente tendeva a utilizzare programmi rapidi, con una durata inferiore all’ora. Informazioni che sono servite a sviluppare un modello che rende oggi disponibili ben 9 programmi di lavaggio sotto i 59 minuti». Tutto questo ha poi contribuito alla creazione di un modello washing as a service: l’elettrodomestico non si compra, si affitta pagando per numero di lavaggi. Come spiega Frigerio, «Un modello pay per use poiché l’esigenza dell’utente non è possedere il prodotto, ma soddisfare un bisogno ovvero avere vestiti puliti». Da qui la combinazione macchina e consumabili, in questo caso il detersivo: quattro elementi chimici diversi che vengono miscelati in funzione del carico che deve essere eseguito, realizzando il mix perfetto in funzione del tessuto da lavare»
Haier Europe: digital twin per la personalizzazione di massa nell’intero ciclo di vita del prodotto
«La sfida con cui si confrontano le aziende manifatturiere consiste nel trovare un modello sostenibile per la mass customization. Come dire, serve armonizzare la capacità produttiva in funzione del prodotto personalizzato, applicando principi di configurabilità, di prodotto e di produzione», E’ quanto afferma Carlo Scibilia, presales accountant development di Siemens Digital Industries Software. La tecnologia per rendere flessibile la progettazione, la produzione e l’utilizzo del prodotto, in funzione di una sua più ampia personalizzazione? E’ il digital twin, la rappresentazione virtuale, sempre aggiornata, del suo corrispettivo fisico, di macchina, impianto o di qualsiasi altro oggetto, che accompagna il prodotto nel suo intero ciclo di vita. Centrale il tema della gestione dei costi. Oltre a fornire tutto il software industriale per lo sviluppo prodotto e per l’efficienza di processo, Siemens rende infatti disponibili anche soluzioni e metodologie che consentono di valutare il costo prodotto, fare preventivi, calcolare la redditività e la stessa impronta ecologica del processo produttivo. «In questo modo, dice Scibilia, la gestione dei costi viene trasformata in una vera e propria leva competitiva di business».
Il gemello digitale permette di fare delle simulazioni, capire se variando gli ingredienti è possibile migliorare il processo di produzione, che è poi è parte integrante del costo prodotto. Per il lancio di un nuovo prodotto e la stima del necessario investimento ci si può avvalere di strumenti simulativi che si basano su use case pregresse ma anche sui tanti dati real time che si possono raccogliere in fabbrica. Ecco, quindi, le fabbriche di Haier, dimensionate per poter produrre milioni di prodotti all’anno al minor costo industriale possibile. «Il costo prodotto è rappresentato da due macro-mondi, afferma Frigerio. Il primo è quello legato al prodotto con la sua distinta base, il secondo riguarda la parte di produzione. Per entrambe le dimensioni il digital twin permette di stimare il costo con un ottimo grado di dettaglio sin dalle primissime fasi del processo di sviluppo. Con la soluzione di Total Cost Management riusciamo a stimare il costo realizzando simulazioni “what if”: si individua la configurazione di processo ottimale, massimizzando velocità e qualità produttiva e minimizzando i tempi con cui possiamo portare il prodotto sul mercato».
Haier Europe, interconnessione Iot a livello di fabbrica e distanza zero con il consumatore
«Il tema dell’Iot è parte integrante della nostra strategia aziendale e il digital twin ne costituisce le fondamenta, afferma Alfonso Zoia, head of industrial engineering, Haier Europe. Il digital twin è la carta d’identità del prodotto, assorbe volumi di dati incrementali durante l’iter di creazione e produzione dell’elettrodomestico e integra i dati cliente una volta che il prodotto è in esercizio. E’ questo l’aspetto più rivoluzionario, poiché abilita quella che noi definiamo la distanza zero con il consumatore. Attraverso la comprensione dei comportamenti possiamo personalizzare progettazione, produzione e utilizzo dell’elettrodomestico». Insomma, in Haier Europe l’interconnessione IoT è a livello di fabbrica e a livello di utente. Il prodotto connesso cambia radicalmente la gestione del ciclo di vita del prodotto e si traduce in un modello operativo as a service. Una complessità di gran lunga superiore rispetto al passato poiché il prodotto deve includere tutto il software che serve a monitorare il suo funzionamento una volta che è sul mercato e assicurare la più ampia flessibilità in termini di personalizzazione. L’elettrodomestico Haier può essere gestito con una semplice app da smartphone, e non più, o meglio, non solo, attraverso il classico frontalino/display di macchina.
«Tutto questo abilita un livello di personalizzazione superiore, spiega Frigerio. Basti pensare che una lavastoviglie tradizionale contiene mediamente fino a un massimo di 8 programmi mentre con la macchina “app based” si possono avere fino a 40 opzioni di programma, estendendo al massimo le possibilità di personalizzazione». Inoltre, essendo connesso, l’elettrodomestico può essere aggiornato continuamente in tutto il suo ciclo di vita. Come per un computer, si ricevono patch software che ne migliorano l’utilizzo, abilitando al tempo stesso una diagnostica remota. In questo modo si risolvono eventuali malfunzionamenti, incrementando la vita utile del prodotto. Sono però risultati che possono essere raggiunti solo lavorando fin dalle prime fasi di sviluppo prodotto. «Le complessità sottostanti questa nuova gestione del prodotto sono enormi, dice Frigerio. L’elettrodomestico non è più solo meccanica ma è elettronica e software. La logica di sviluppo è dunque diversa da quella tradizionale, tipicamente basata su un processo a sequenze dove esiste un inizio e una fine. Il prodotto connesso si aggiorna nel corso del suo intero ciclo di vita innescando un flusso circolare di informazioni che possono essere sfruttate al meglio solo attraverso modalità di sviluppo agile e non più con quelle classiche, a cascata, di tipo waterfall».
Dati utente come leva per progettare sistemi che soddisfano le esigenze degli utenti
«La macchina connessa consente di conoscere i bisogni del cliente e permette di creare un prodotto allineato alle esigenze del mercato. In questo scenario il focus si sposta dal prodotto al servizio lasciando via libera a modelli di business as a service. «Digital twin significa acquisire dati dall’utilizzatore finale per un fine tuning del prodotto, per predire eventuali anomalie, per eseguire un retro-feedback sui processi di fabbrica, i quali devono essere sufficientemente flessibili e simulabili per poterli migliorare in funzione delle esigenze utente», racconta Zoia. Ecco, quindi, la necessità di avere processi standardizzati, potenzialmente modificabili e flessibili in funzione dell’input del mercato e, in ultima analisi, del consumatore. «Un esempio è lo stabilimento in cui vengono prodotte le lavastoviglie, dice Zoia: lo si può definire uno stabilimento data driven nel senso che i dati resi disponibili dal digital twin servono per realizzare il prodotto che il cliente desidera in ambienti di produzione zero difetti e zero downtime».
L’infrastruttura per l’efficienza di processo è soddisfatta dal sistema di Manufacturing Operation Management (Mom) Simatic IT di Siemens, implementato in tutti i plant della multinazionale. «Obiettivo distanza zero verso il cliente è riuscire a soddisfare le necessità del singolo cliente in ottica di personalizzazione, aggiunge Frigerio. Ma perché il modello sia sostenibile si deve riuscire a trovare un equilibrio tra la gamma di modelli offerti e la gestione dei costi complessivi che derivano dal costo di produzione dell’elettrodomestico e di erogazione e mantenimento dei servizi associati a un modello product as a service». Esempio, la lavatrice ha tipicamente un display che è espresso nella lingua del paese di destinazione. Questo vuol dire essere costretti a produrre modelli diversi per ciascuna localizzazione. Una complessità che in Haier Europe viene aggirata facendo leva sulla flessibilità elettronica, che garantisce un costo di configurabilità molto più basso. Ergo, un solo frontalino che viene configurato e impostato in funzione del paese di destinazione. Quando si accende l’elettrodomestico il display si configura automaticamente e trasferisce i comandi nella lingua locale. «In questo modo si è raggiunta la configurabilità minimizzando i costi, dice Frigerio. Per riuscire a mantenere la marginalità di un prodotto commodity come l’elettrodomestico è importante che la personalizzazione sia attuabile soprattutto a livello elettronico e software. Questo consente di minimizzare i costi di personalizzazione hardware del prodotto, che mantiene la configurabilità grazie a una sua modularità standardizzata».
Dallan: prodotti connessi ed efficienza di processo per un “engineeer to order” sostenibile
Le macchine Dallan trasformano la lamiera in prodotti finiti. Possono essere scaffalature, tapparelle, controsoffitti. La macchina è interconnessa con Erp e Mes, predisposta, quindi, per gestire ordini e pianificare la produzione. E’ poi connessa con l’esterno, per fornire servizi di teleassistenza e diagnostica in remoto. «La macchina, che ha sempre il suo gemello digitale, abilita l’esportazione ed elaborazione dei dati inerenti il suo stato funzionale, generando informazioni utilissime per prendere delle decisioni di efficientamento dei processi», afferma l’amministratore delegato Andrea Dallan. Tempi di funzionamento macchina, tempi di setup e di cambio del materiale, tempi di fermo macchina. Tutte queste informazioni aiutano a programmare manutenzioni di tipo predittivo. I dati tornano inoltre utili per fare diagnostica in remoto: si è a fianco del cliente anche a migliaia di km di distanza. «Nell’engineer to order, la personalizzazione è di default, spiega Dallan. Non siamo nell’ambito consumer, dove si producono milioni di pezzi. Qui si parla di macchine, impianti, attrezzature che devono essere progettate e prodotte per realizzare uno specifico prodotto» Per Dallan la sostenibilità economica di questo modello manifatturiero va soprattutto ricercata nella modularità delle diverse componenti di macchina. «A livello di progettazione è importante avere degli strumenti, nel nostro caso Siemens NX, che permettono di realizzare basamenti e testate di profilatura in modo parametrico: un modello di progettazione flessibile per rispondere a una personalizzazione complessa. Un principio che si estende ai processi di assemblaggio fine linea». Insomma, il principio della personalizzazione riguarda tutti i processi, la cui sostenibilità economica dipende essenzialmente dalla capacità di coniugare flessibilità produttiva con logiche industriali.
«Per un importante cliente americano si è realizzato un impianto per la produzione di controsoffitti in grado di realizzare milioni di pezzi ogni anno, racconta l’ad. La complessità non era solo nella progettazione e fabbricazione della linea di produzione, ma di tutto il sistema di imballaggio e confezionamento dei profili di controsoffittatura. In questo caso il gemello digitale è stato importante per andare a valutare i tempi di esecuzione delle numerose macchine che vanno a comporre il sistema, dalla macchina che realizza il profilo a quello che lo stampa, a quello che fa gli accoppiamenti, crea il cartone e lo va a chiudere. Il digital twin è servito per avere una coerenza di tutti i tempi di produzione ed evitare di avere di colli di bottiglia importanti, spiega Dallan. In altre parole, siamo riusciti a simulare l’impianto nella sua esecuzione prima che venisse installato. Risultato, siamo arrivati alla soluzione finale molto più velocemente, riducendo il numero di errori». Come riuscire a stimare le varie ipotesi di costo prodotto nell’ambito di impianti engineer to order fortemente customizzati? «La preventivazione è un’attività molto complessa considerato che i tempi di consegna possono andare dai 12 ai 24 mesi, dice Dallan. In un contesto di inflazione, di aumento dei costi, di instabilità e incertezza globale dei mercati il controllo sulle variabili esterne è pressoché impossibile. Possiamo invece agire gestendo e minimizzando le incognite interne. In questo senso, Teamcenter Nx ci ha aiutato moltissimo poiché ha permesso di unificare la progettazione e produzione di tutte le componenti che avvengono nei diversi stabilimenti del gruppo. Nel 2013 abbiamo acquisito 6 aziende, ciascuna aveva propri sistemi informatici e di progettazione. Ebbene, oggi tutti convergono su uno stesso sistema. Tutto questo ha permesso di ridurre l’incidenza del materiale non costificabile, minimizzando la variabilità al solo 2%». Nella riduzione dei costi gioca infine un ruolo altrettanto importante la simulazione di prodotto e di processo in quanto risolvono problematiche che si potrebbero evidenziare soltanto una volta costruito l’impianto. Il gemello digitale permette, quindi, a Dallan di ridurre tutte le incognite della progettazione e produzione.
