Immaginate di poter collaudare ogni singolo componente di una macchina, di un impianto o di una linea, creando scenari illimitati per verificare il disegno prima di entrare in produzione o di riconfigurare o riconvertire rapidamente l’area di lavoro per il lancio di nuovi prodotti. È esattamente ciò che la startup e system integrator di Brescia Robot at Work riesce a fare attraverso il virtual commissioning abilitato dalla piattaforma cloud 3DExperience e dalle tecnologie Delmia di Dassault Systèmes. «Il digital twin si impone come nuovo paradigma per la gestione del ciclo di vita del prodotto, afferma Umberto Arcangeli, Managing Director Southern Europe e Amministratore Delegato Italia di Dassault Systèmes. Dal momento in cui si inizia la progettazione fino a quando entra in esercizio nel mondo reale, il virtual twin rende possibile un’operatività flessibile e una manutenzione predittiva, lasciando spazio a modelli di business basati sulla servitizzazione». Real-time experience from cradle to grave, dalla culla alla tomba, come dicono gli americani, fino a quando il prodotto non viene definitivamente dismesso. Un modello che ha iniziato a fare breccia nell’industria manifatturiera ma che non ha ancora raggiunto un’applicazione diffusa.
«Il maggiore ostacolo alla sua adozione è rappresentato dalla scarsità di competenze adeguate, dice Arcangeli. E’ il fenomeno dello skill shortage e interessa tutte le aziende del settore». Ecco, quindi, l’importanza di sostenere le startup che si aprono a questo mondo. Secondo Arcangeli, «Il caso di Robot at Work è un esempio di come le nuove tecnologie possano trovare una rapida applicazione sul mercato». Come dice Lorenzo Codini, amministratore delegato di Robot at Work, «La collaborazione con Dassault è in particolare focalizzata sulla formazione poiché non è sufficiente conoscere la robotica e l’automazione. Occorre tempo per padroneggiare il virtual twin e per accelerare questo percorso è indispensabile avere un supporto formativo. Per un’azienda come la nostra era inoltre indispensabile lavorare con una piattaforma cloud, l’unica opzione che consente un ritorno di investimento in tempi rapidi».
Il supporto riguarda anche la fornitura di software a condizioni economiche vantaggiose e una collaborazione che permette di affrontare il primo progetto con maggiore affidabilità e velocità. «Con il virtual commissioning forniamo soluzioni robot-cobot in modo molto più rapido perché siamo in grado di definire completamente la cella robotica prima che vada in produzione», dice Codini. Attività che si estende anche all’ottimizzazione dell’intralogistica con simulazione della movimentazione di agv e amr. «Abbiamo completamente modificato il modo in cui proponiamo le nostre offerte ai clienti. Il virtual commissioning permette di differenziarci dagli altri integratori sul mercato, aggiunge Codini. I clienti possono vedere una simulazione completa della loro linea di produzione prima di decidere di fare l’intero investimento per realizzarla fisicamente. In Italia non sono molte le aziende che lavorano in questo modo. Ha rivoluzionato la nostra gestione dei nuovi progetti, permettendo di acquisire un vantaggio competitivo».
Accelerare il passaggio al nuovo paradigma manifatturiero del virtual twin
Due i programmi di Dassault Systèmes per aiutare le startup a intraprendere un percorso in virtual twin. Il primo è costituito dai 3DExperience Lab, con location fisiche a livello mondiale. Al momento ce ne sono 4. Presso i quartier generali di Dassault in Francia e Stati Uniti, nel centro di ricerca e sviluppo in India, e nel lab di Monaco di Baviera, in Germania, di recentissima apertura. «Sono centri supportati da personale specializzato cui le startup possono fare riferimento per avviare i loro progetti», dice Arcangeli. 4 le aree collaborative. L’Ideation lab, ovvero l’incubatore di idee innovative; il Digital lab, con device per progettare in 3D e simulazione del comportamento; l’Immersive lab, dove si dà la possibilità di fare experience di prodotti con tecniche di realtà virtuale o aumentata; il Fab lab, con disponibilità di stampanti per la prototipazione. La seconda iniziativa è di natura commerciale, “3DExperience software for startup”. «Permette l’uso di tutte le risorse in cloud a canoni accessibili, spiega Arcangeli. Un programma triennale poiché crediamo che questo sia il tempo corretto perché una startup possa diventare produttiva. L’obiettivo è accelerare i progetti che sono in fase di prototipo, consentire l’industrializzazione e la commercializzazione del prodotto o del servizio su larga scala».
Virtual twin of everything, economia circolare per una produzione sostenibile
Il virtual twin lo si può definire come una rappresentazione virtuale, sincronizzata in tempo reale, del sistema esistente nel mondo fisico. E’ uno degli elementi centrali su cui si gioca la trasformazione digitale del manifatturiero. «Test e verifiche che prima venivano fatte solo quando vi era la disponibilità di prototipi fisici possono ora essere anticipate», afferma Arcangeli. Virtual twin è modellazione e simulazione. Lo si può applicare al prodotto, al processo o a un’intera fabbrica o impianto industriale. Ciascuno di questi elementi non è più un’astrazione ma il suo esatto ologramma. Una visione che viene oggi interpretata alla luce della pressione che viene esercitata sulle aziende per dare vita a un’economia circolare. Produrre, riutilizzare, riciclare, riusare. La sostenibilità prende forma dal momento in cui si inizia a progettare un prodotto. Elemento centrale per abilitare questa visione la piattaforma cloud 3DExperience. «Viene utilizzata in modo sempre più intensivo ed estensivo nelle più diverse aziende manifatturiere: per virtualizzare le operazioni, migliorare la condivisione dei dati e la collaborazione attraverso l’intera organizzazione, riducendo costi e il time-to-market», dice Arcangeli.
Skill shortage, l’Italia è in affanno. Servono iniziative per mettere in moto la nuova economia digitale
«L’Italia deve darsi una mossa, afferma l’ad di Dassault. Siamo in ritardo. E’ incredibile, ma vi sono paesi che in passato erano molto più arretrati di noi che sono messi molto meglio. Un esempio è la Turchia. Sfornano il doppio degli ingegneri». Insomma, si fa fatica a trovare persone con competenze adeguate a quello che viene richiesto in termini di trasformazione digitale del manifatturiero. «Stiamo collaborando con le università per creare un’academy con l’obiettivo di fare formazione di talenti e promuovere stage post curriculari. E’ un qualcosa su cui mi sto impegnando personalmente e mi auguro che già all’inizio del nuovo anno vi possano essere delle novità». Ecco, quindi, l’importanza di programmi per accelerare lo sviluppo digitale e il processo di industrializzazione di soluzioni nell’ambito del virtual twin. «Robot at Work è un esempio di come una piccola azienda possa fare grande innovazione e diffondere l’utilizzo delle nuove tecnologie con investimenti sostenibili», dice Arcangeli. «Quello che siamo riusciti a realizzare con il cloud non sarebbe stato possibile in passato, dice Codini. Non esiste più una barriera all’ingresso: la piattaforma permette di avere un’infrastruttura pay per use superando costi di investimento iniziali che sarebbero stati altrimenti proibitivi per una piccola azienda come la nostra. Il problema maggiore, in questo momento, non è quello dell’accesso alla tecnologia a costi sostenibili, ma la disponibilità di risorse tecniche e ingegneristiche per espandere il business. Per utilizzare nel modo migliore tecnologie come Delmia ci vogliono minimo 6 mesi. Ma servono anche competenze per la programmazione in ambito robotico. Alla fine per avere una persona completamente formata ci vogliono quasi tre anni».
Virtual twin per anticipare i tempi di consegna attraverso la simulazione
Come dimostra l’esperienza di Robot at Work, è in fase di progettazione che si possono individuare eventuali difetti e apportare le dovute correzioni prima che la macchina o impianto venga installata nello shop floor. «E’ ormai provato, più si ritardano le modifiche, più alti sono i costi», dice Arcangeli. Il virtual commissioning di Robot at Work risolve anche uno dei problemi maggiori con cui si confrontano le aziende: il rispetto dei tempi di consegna. Tema quanto mai attuale, considerate le difficoltà che esistono in termini di approvvigionamento di prodotti e componenti. Come dice Arcangeli, «La possibilità di essere precisi e affidabili in fase di preventivo diventa un fattore discriminante per vincere le commesse». Ecco, quindi, il vantaggio competitivo del virtual twin: da una parte la possibilità di predire un comportamento di un prodotto nel suo ambiente reale, garantendo la migliore affidabilità del prodotto, dall’altra la possibilità di avere più chance per vincere una gara con un proprio committente. «Il nuovo paradigma manifatturiero non è ancora patrimonio comune dell’industria ma la sua adozione sta diventando sempre più ampia, aggiunge Arcangeli. Il principio cui ci ispiriamo è il model based operation system, una volta che l’impianto è in esercizio permette di fare un tracking dei dati storici, di manutenzione, per esempio, per rivedere e migliorare il comportamento di futuri impianti, massimizzando e prolungando la vita del prodotto sul mercato».
Virtual commissioning e simulazione per un ambiente di lavoro uomo/robot sostenibile
Nata nel 2017 come rivenditore di robot collaborativi, nel 2020 Robot at Work ha deciso di fare il salto e diventare system integrator della robotica basando i propri servizi sul virtual commissioning: progettare celle robotiche, industriali e collaborative, attraverso il virtual twin. Un’attività che si focalizza sulle pmi manifatturiere. Una proposta che ha presto trovato interesse in imprese del territorio dove opera la startup ovvero nel bresciano e nel bergamasco. «Il nostro obiettivo è portare il virtual twin nelle pmi che non hanno mai toccato con mano il tema della simulazione», dice Codini. Simulazione e virtual commissioning per la progettazione di aree di lavoro robotiche, dunque. Ma anche ottimizzazione della movimentazione intralogistica di agv e amr, in produzione o assemblaggio. Robot at Work ha per esempio aiutato un’azienda che doveva decidere se adottare agv o amr piuttosto che proseguire con una movimentazione tradizionale attraverso l’utilizzo di transpallet e muletti. Altro caso di applicazione del virtual twin riguarda le aziende che devono iniziare una nuova produzione che comporta la riconversione della linea. In questo caso si entra nel merito della simulazione del layout della linea ovvero trovare il giusto compromesso tra velocità e ritmi di lavoro dell’operatore. Come dire, occorre individuare una modalità di lavoro sostenibile in un ambiente collaborativo che vede la presenza simultanea di robot e operatori. «Un cliente ci ha chiesto di ottimizzare le operazioni in assemblaggio lasciandone alcuni appannaggi dell’operatore, perché troppo complesse e difficilmente automatizzabili, racconta Codini. Ebbene, si è visto che il processo di automazione, così come lo si era concepito, per quanto efficiente, determinava un ritmo di lavoro che non era compatibile con l’operatore. Con il virtual twin siamo riusciti a valutare altri scenari applicativi dando modo all’azienda di ribilanciare automazione e lavoro operatore».
Programmazione e simulazione a ciclo continuo. I vantaggi di una progettazione in virtual twin
«Con il modulo Virtual Factory di Delmia possiamo simulare nel dettaglio il comportamento di tutta la robotica, dice Codini. La virtualizzazione facilita la programmazione, la sostituzione e riconfigurazione di parti meccaniche, il tutto dalla stessa applicazione. Questo ci consente di integrare robot di marchi diversi e di confrontarli per stabilire quali siano i migliori per le esigenze del cliente, osservando esattamente come si inseriscono nel suo ambiente specifico. Possiamo usare Delmia anche per testare i robot esistenti su cui apportare delle modifiche». Altro tool essenziale dell’ecosistema virtual twin di Dassault il “robot work cell programmer”, per la programmazione simulata dei robot. «Il software viene utilizzato sin dalle prime fasi di progettazione, spiega Codini. Eseguiamo una prima sommaria simulazione che ci permette una impostazione di massima, dopo di che realizziamo la progettazione in Solidworks, on premise, in versione stand alone, per poi riportare tutto il progetto nell’ambiente Virtual Factory per una simulazione più precisa che include tutto l’insieme di periferiche presenti nell’area di lavoro. Successivamente esportiamo il software corretto sulla cella fisica. Un processo del tutto diverso da quello tradizionale, nel quale si richiedeva che il software fosse sviluppato soltanto nel momento in cui era disponibile il prodotto fisico. Un vantaggio enorme in termini progettuali poiché posso iniziare sviluppare il progetto anticipando la fornitura dei materiali. Vantaggio doppio in questo momento considerato il ritardo cronico nell’approvvigionamento. Riusciamo a contenere i ritardi di consegna in tempi ragionevoli. Non ho bisogno di prototipi, costruisco a tempi record», afferma Codini
Un unico ambente di sviluppo per una robotica multivendor
«Per operare come system integrator della robotica, su qualunque tipo di brand, abbiamo bisogno di un ambiente di progettazione che possa essere il più efficiente e flessibile possibile, dice Codini. Con Dassault utilizziamo un unico set di strumenti per fare simulazione sui più diversi robot. Vantaggio enorme, poiché in alternativa si deve fare ricorso alle singole soluzioni che ciascun provider rende disponibili. In questo modo ho un’unica soluzione che, di volta in volta, mi permette di progettare e simulare aree di lavoro multivendor. Non solo, Delmia, mi permette di avere una rappresentazione virtuale 3D di tutta la cella di lavoro, incluse tutte le periferiche». Virtual twin non solo per la progettazione ma nel post-vendita. Una replica virtuale in cloud dell’ambiente di produzione, cella o altro, consente infatti di riconfigurare rapidamente un cambio di produzione. «Per introdurre delle modifiche non ho necessità di fermare la macchina per tempi lunghi. Posso verificare tutto offline riducendo al minimo i tempi fermo, spiega Codini. Modifiche che al cliente possono sembrare banali comportano spesso un cambiamento di automazione significativo e complesso che può essere gestito al meglio solo con la simulazione in virtual twin. Molti clienti cambiano produzione da due a tre volte al mese e hanno bisogno del nostro aiuto per modificare i programmi. Se un cliente desidera cambiare produzione o il ciclo di un robot, possiamo simulare il tutto prima dell’implementazione fisica, dimostrandone il funzionamento ed eseguendo poi la modifica con tempi di fermo minimi. Possiamo rendere operativo un nuovo ciclo di produzione nel giro di un giorno», conclude Codini.
