Come superare, nella componentistica per macchine utensili, il problema dell’estrema variabilità e personalizzazione del prodotto? La questione è stata affrontata da Hsd, società marchigiana guidata dal Division General Manager Fabrizio Pierini. L’azienda progetta, produce e commercializza elettromandrini, teste birotative e componenti tecnologicamente avanzati per la lavorazione del metallo, leghe, materiali compositi e legno. La soluzione del problema ha un nome: modularizzazione. Che è anche uno dei pillar della strategia di crescita di Hsd. In pratica, il componente è il risultato dell’associazione di più elementi standard, intercambiabili. In questo modo si ottengono, con relativa semplicità, elettromandrini configurabili, che si adattano alle esigenze di questo o quel machine tool. Per Pierini «il 60% dei ricavi è realizzato con prodotti personalizzati».
Altro pillar della strategia di crescita è il co-design. Condividendo gli aspetti tecnici della progettazione online, si risparmia tempo e si evitano errori e fraintendimenti. Il terzo pillar è quello dell’innovazione tecnologica. A questo proposito, Hsd sta portando avanti il progetto Electrospindle 4.0. Ha un duplice obiettivo. Il primo è la realizzazione di una nuova generazione di elettromandrini, del tutto sensorizzati e digitalizzati, in grado di trasmettere una pluralità di informazioni relative a diverse grandezze da “incrociare” in un apposito data lake. Il secondo è la creazione di una linea di produzione Zero Defects che riguarda aziende a monte e a valle: nel data lake, infatti, saranno convogliati anche i dati dei componenti mission critical (dei fornitori) e quelli dei test di qualità (delle imprese clienti), in modo da intercettare le imperfezioni e puntare al miglioramento continuo. Perciò, il risultato previsto è la realizzazione di una filiera interconnessa e avanzata.
Il piano comporta l’implementazione di tecnologie all’avanguardia: AI, machine learning, digital twin e altre. E il contributo di due atenei, l’Università Politecnica delle Marche e la Sapienza di Roma; nonché quello di En4, piccola realtà tecnologica (12 persone) umbra nata come spin-off dell’università di Perugia. Alla fine del 2020, in vista della definizione del progetto, Hsd Mechatronics è diventata un Lighthouse Plant del Cluster Nazionale Fabbrica Intelligente (Cfi), l’associazione che – presieduta dal cdo di Ansaldo Energia e ceo di Ansaldo Nucleare Luca Manuelli – riunisce aziende, regioni, università ed enti di ricerca (in buona sostanza tutti gli stakeholder del settore) con l’obiettivo di creare una comunità manifatturiera avanzata, stabile e competitiva. Di tutto ciò abbiamo parlato con Pierini e con il Product Management High Power Cutting Nedim Mehmedovic.
La strategia: la modularizzazione
Per Mehedovic «la grande sfida è la modularizzazione. Sempre più, dobbiamo realizzare prodotti modulari per alloggiare tutti gli accessori richiesti dagli Oem delle macchine utensili. L’idea è quella di realizzare con pochi pezzi tutte le configurazioni richieste dal mercato, ad esempio come nel caso del nostro core business, l’elettromandrino. Convogliare tutte le domande su un unico oggetto. Così, si riduce moltissimo l’attività di customizzazione». La modularizzazione è dunque un obiettivo industriale nato a seguito di un importante trend della manifattura, la personalizzazione di massa. Questa è una strategia di produzione di beni e servizi orientata a soddisfare i bisogni individuali dei clienti e contemporaneamente preservare l’efficienza della mass production, in termini di bassi costi di produzione e quindi prezzi di vendita contenuti. Le aziende che acquistano macchine utensili vogliono sempre più soluzioni customizzate, in grado di adeguarsi agilmente alla variabilità e alla moltiplicazione dei lotti. Per gli Oem, d’altra parte, rispondere positivamente alla domanda dei loro clienti comporta un alto grado di fidelizzazione. È infine inevitabile che il discorso coinvolga anche i componentisti come Hsd: tanti tipi di produzione comportano diversi tipi macchine utensili, e quindi diversi generi di mandrini. Che differiscono per dimensionamento, fitting, range, velocità.
Solo che è inconcepibile rispondere ad una variabilità esponenziale. Nessun Oem, così come nessun componentista, può permettersi il lusso di progettare e costruire di volta in volta tanti modelli unici partendo da zero: se non altro per una questione di tempi e di costi. L’unica soluzione praticabile, attualmente, è la modularizzazione. La velocizzazione della produzione passa anche attraverso la standardizzazione delle parti. Si tratta di realizzare macchine (o nel caso di Hsd, componenti) configurabili associando, sulla scorta del disegno del cliente, un insieme di piccoli blocchi, come se si trattasse di mattoncini Lego. Questa operazione comporta la costruzione di gran parte del bene, con combinazioni molteplici e risultati assai diversi. In questo modo, il prodotto è già in gran parte customizzato. Gli effetti di questa strategia sono evidenti nel caso della nuova linea di elettromandrini per fresatura Es10 Line di Hsd – progettata per essere equipaggiata sui centri di lavoro verticali per la lavorazione di componenti a geometria variabile di piccole e grandi serie e per diverse tipologie di materiali: dall’alluminio alla ghisa agli advanced materials. Anzitutto, per rispondere a tutte le esigenze di lavorazione in termini di coppia e velocità sono disponibili tre versioni asincrone: 15kW (entry level), 25kW (high speed) e 30kW (high torque). Ma soprattutto, la linea è studiata per essere modulare e rispondere a tutte le applicazioni dei nostri clienti offrendo un’ampia scelta di opzionali: lubrorefrigerante ad alta pressione attraverso l’asse, sensore di vibrazione, sensore per la misurazione dell’allungamento albero, sonde termiche sui cuscinetti anteriori e posteriori. Inoltre, su richiesta, si può montare anche il sistema di blocco albero per eseguire, oltre ad operazioni di fresatura, anche lavorazioni di tornitura. Gli elettromandrini ES10Line sono dotati di kit albero che permette di ridurre al minimo il tempo di fermo macchina durante l’attività di manutenzione. In particolare, l’elettromandrino Es1000 ha un diametro di 202 mm.
La strategia: il co-design
Come fa Hsd a conoscere esattamente quali elementi deve mettere insieme, e cosa eventualmente modificare o aggiungere? In realtà la partita si gioca all’inizio, quando, spiega Pierini «Hsd forma subito tavoli tecnici con i clienti, per condividere le specifiche applicative, esaminare le competenze richieste e la fattibilità dei progetti; nonché i tempi e i modi, e i costi». Grazie alle video-call e al co-design, peraltro, «non c’è più neanche il bisogno di invitare i colleghi tecnici; tutto il lavoro viene fatto just-in-time su tavoli virtuali. I tempi sono sincronizzati». Infatti, spiega Pierini, «durante la pandemia non si è assistito ad un rallentamento dell’attività progettuale». Per Pierini infine «il fatto che Hsd non è costretta ad indovinare le esigenze del cliente rappresenta un grande vantaggio, perché si accorciano i tempi e si evitano misunderstanding».
La strategia: l’innovazione tecnologica
1) Cosa sono i Lighthouse?
I Lighthouse sono anche dimostratori tecnologici: hanno il compito illustrare gli sviluppi di tecnologie “pratiche”, a far constatare a imprese più piccole (in genere appartenenti alla loro filiera, o comunque presenti sul loro territorio di riferimento) che certe applicazioni sono efficaci. Hsd è stata la prima media azienda ad assumere questa qualifica, dopo multinazionali Abb, Tenova-Ori Martin, Hitachi Rail e Ansaldo Energia. Di recente, la lista dei Ligthuouse del Cluster Fabbrica Intelligente si è arricchita con Wärtsilä Italia.
2) Il progetto Electrospindle 4.0: la digitalizzazione dell’elettromandrino e le tecnologie implementate
Quanto alla digitalizzazione dell’elettromandrino, si intende mettere in correlazione le informazioni raccolte da sensori posti su più device, in modo da ottenere insight che altrimenti non sarebbero mai rilevati. Ad esempio, se una dimensione non raggiunge una certa soglia, l’informazione non viene attualmente raccolta ed elaborata. E se più grandezze presentano contemporaneamente valori anomali, ad oggi non si è in grado di stimare in anticipo gli effetti di tali variazioni. Bisogna interpretare al contempo tutte le forze in gioco. Circa le tecnologie coinvolte, anzitutto l’intelligenza artificiale. Questa è costituita da software (talora utilizzati in collaborazione con hardware) che sono in grado di percepire l’ambiente che li circonda, acquisire ed interpretare dati, e formulare decisioni basate sull’evidenza raccolta per raggiungere un obiettivo prefissato. Fanno delle scelte che potrebbero essere assimilate a quelle degli umani. E poi, il machine learning, e cioè l’apprendimento automatico: il sistema impara dall’esperienza. È in grado di svolgere ragionamenti induttivi, elaborando regole generali definite associando l’input all’output corretto. Va ricordato inoltre, che i dati, raccolti con tecnologie IoT, saranno analizzati a tre livelli differenti: at the edge (alla fonte, e cioè su un computer posto in prossimità della macchina), fog (dall’elaboratore della fabbrica) e Cloud (quando l’esame viene realizzato grazie a capacità computazionali virtualizzate). Le indagini più sofisticate saranno svolte nel Cloud Hsd.
3) Il progetto Electrospindle 4.0: Zero Defects
Pierini, nel definire l’obiettivo del progetto, ha utilizzato termini cui abbiamo accennato all’inizio: per il ceo di Hsd si tratta di creare «una filiera digitalizzata, interconnessa, intelligente, resiliente, focalizzata sulla qualità e sul time-to-market». La capacità di produrre in modalità “Zero Defects” riguarda perciò una pluralità di aziende che si scambiano dati e dipende dalla capacità di estrarre valore da queste informazioni. Ma in pratica, come si intende conseguire questo traguardo? Così: convogliando (grazie al Cloud Hsd) e incrociando dati e numeri nella stessa cabina di regia, la Zed Control Room. Questa è la destinazione finale di informazioni relative alle componenti critical to quality del mandrino, che sono fornite dai supplier dell’azienda; ma anche quelle concernenti i processi interni di di Hsd e quelle inerenti al funzionamento delle macchine utensili nonché ai i test di qualità e alle attività di collaudo che si verificano a monte e a valle dell’azienda. È qui, nella Zed Control Room, che si intercettano errori e imperfezioni che possono essere catalogate e corrette. Inoltre le imprese della filiera si impegnano ad esercitare un controllo di qualità sul componente di propria produzione, con sensori, telecamere, misure laser, analisi vibrazionali, monitoraggi di temperatura ed altro. In pratica, la produzione del mandrino diviene parte di un unico processo linearizzato e sistematicamente ispezionato in modo sequenziale lungo tutta la catena del valore.
Hsd in pillole
Vanta una struttura di 8mila metri quadrati organizzata secondo i principi della produzione Just in time. Opera attraverso l’Headquaters in Italia e 5 sedi localizzate nei principali mercati mondiali. Hsd è parte di Biesse Group. Il Gruppo è un’azienda internazionale che progetta, produce e distribuisce sistemi e macchine per la lavorazione dei materiali per i settori furniture, housing & construction, automotive ed aerospace. È quotata dal 2001 al segmento Star di Borsa Italiana. Realizza l’85% del proprio fatturato consolidato all’estero, opera in più di 160 Paesi grazie a 13 stabilimenti produttivi e ad una presenza diretta nel mondo con 37 showroom e un’ampia rete di rivenditori.
