L’innovazione, questa risposta al desiderio di cambiamento che pervade i nostri giorni, è ubiquitaria. Nel mondo industriale questo termine ha una accezione che è molto cambiata nel tempo. Dal dopoguerra agli anni ’90, infatti, l’innovazione era principalmente legata al mondo tecnico/produttivo: si pensi per esempio all’uso in massa della plastica, oppure alla produzione elettronica con microchip in silicio sempre più performanti grazie a miglioramenti continui delle tecnologie produttive. L’approccio innovativo era quindi basato su di un modello top-down: partiva dai laboratori di ricerca per poi ripercuotersi sui beni e servizi.

Oggi, il percorso dell’innovazione è di tipo “bottom-up”: si cerca di capire come migliorare la user experience (UX) del consumatore con conseguente spinta all’innovazione. Ne sono classici esempi tutti i recenti sviluppi legati alla telefonia mobile e le applicazioni software ad esse connesse.

In questo articolo vedremo meglio quali sono questi fattori e come il mondo del software di simulazione, che permette uno sviluppo digitale dei prodotti, è lo strumento indispensabile per l’innovazione nel mondo 4.0.

Questo modo digitale di fare innovazione è stato così impattante nella società, che ha però cambiato anche i paradigmi della innovazione di prodotti hardware, mettendo una serie di fattori in pole position nella realizzazione di prodotti innovativi.

Alcuni fattori fondamentali per il successo nell’innovazione di prodotto

Esiste una estesa letteratura su quelli che sono i cardini fondamentali sui cui regge un progetto di innovazione di successo. Alcuni di questi sono legati all’innovation management.

Tra essi sono spesso citati molti aspetti culturali di una azienda o organizzazione, come:

• Orientazione strategica (fare dell’innovazione una strategia aziendale);
• Creazione di una cultura dell’innovazione;
• Integrazione di tutti gli impiegati nel processo innovativo;
• Gestione del cambiamento;
• Creazione di ambienti collaborativi;
• Autonomia nella gestione dell’iniziativa e della responsabilità;
  
  

Esistono poi alcune tematiche, sulle quali ci focalizzeremo con maggiore attenzione, che sono più legate allo sviluppo di prodotti, sia software che hardware. Tra tutti, spiccano:

• Velocità nello sviluppo e rilascio di prodotti innovativi
• Testabilità

Se parliamo di beni materiali, questi due punti hanno ripercussioni dirette sui costi e fatturato aziendale. Sviluppare in tempi rapidi significa arrivare prima dei concorrenti quindi poter testare prima il gradimento del prodotto, ottimizzarlo ed in conclusione riuscire ad avere una quota più alta di mercato.

In particolare, se si parla di prodotti di uso industriale, medicale o nell’industria dei trasporti, dove l’approvazione da parte di un ente certificato è spesso l’ultimo ostacolo al rilascio in produzione, poter testare in anticipo permette di ridurre in maniera significativa il time-to-market,  soprattutto perché in tali mercati i tempi della certificazione sono in taluni casi lunghi quanto l’intero ciclo di sviluppo.

Il ruolo della simulazione nell’innovazione di prodotto

La simulazione ingegneristica è una tecnologia con una maturità di 40 anni, ampiamente utilizzata per la previsione del comportamento di prodotti e processi.

Non sorprende che questa tecnologia sia alla base di numerosi sforzi per ottenere innovazioni progettuali ripetibili ed efficienti. La capacità di eseguire rapidamente analisi what-if e valutare prontamente design alternativi, offre agli ingegneri informazioni preziose sul comportamento del prodotto e consente di prendere decisioni di compromesso intelligenti. Fornisce la libertà per immaginare idee di via d'uscita a problemi che si riscontrano su nuovi prodotti, oppure testare facilmente la fattibilità di nuove soluzioni: questi due aspetti sono particolarmente importanti nelle prime fasi di sviluppo, quando le organizzazioni cercano di incorporare le richieste dei clienti nelle specifiche dei nuovi prodotti.

L’ottimizzazione del design e le analisi di sensitività, tramite la simulazione, servono come guida verso soluzioni creative che non sempre sono scontate. Tutto questo può essere fatto ben prima che venga testato il primo prototipo fisico.

Il processo di verifica sistematica delle idee - nella fase iniziale - viene definito sperimentazione illuminata da Stefan Thomke, professore di tecnologia e gestione delle operations ad Harvard Business School negli Stati Uniti e autore di diversi libri sull'innovazione di prodotto.

Secondo Thomke, tecnologie come la simulazione abilitano la sperimentazione di diverse idee portando, di conseguenza, all’aumento del numero di scoperte.

La simulazione al computer non sostituisce semplicemente i prototipi fisici come misura di risparmio dei costi; introduce un modo completamente diverso di sperimentare che invita all'innovazione (...) Il rapido feedback e la capacità di vedere e manipolare immagini computerizzate di alta qualità stimola maggiore innovazione. Molte possibilità di design possono essere esplorate in tempo reale ma virtualmente, in rapide iterazioni.

Integrazione della simulazione nel ciclo di innovazione

In diverse aziende, la simulazione viene eseguita come una funzione separata dalla progettazione, con gli ingegneri che passano il progetto ad un analista numerico tipicamente nelle fasi finali dello sviluppo del prodotto. Spostando la simulazione in anticipo, nelle fasi concettuali dello sviluppo del prodotto, si può ridurre il time to market ed i costi di sviluppo del prodotto.

Un importante passo successivo, adottato in un numero sempre maggiore di aziende, coinvolge soluzioni che consentono di eseguire la simulazione in modo più fluido e continuo all'interno di processo di sviluppo del prodotto per guidare la progettazione, come ad esempio la simulazione real-time.

La simulazione sistematica eseguita come parte integrante di questo processo, piuttosto che fatto separatamente a latere, permette di verificare continuamente il design e guida la configurazione del prodotto. In questo modo, lo sviluppo del prodotto guidato dalla simulazione eleva il ruolo dell'analisi da uno strumento autonomo per la risoluzione dei problemi specifici a quello di un approccio progettuale integrato per la creazione ed a perfezionare design innovativi.

La tecnologia di simulazione ingegneristica (real-time) è fondamentale nell'implementazione del Simulation Driven Product Development, in particolare per:

• Facilitare la simulazione iniziale;
• Valutare in modo efficiente progetti alternativi;
• Modificare in modo iterativo i progetti tramite la simulazione;
• la collaborazione tra diversi gruppi in tutto il processo;

In un tale approccio, la simulazione guida la direzione del flusso di progetto per soddisfare in modo ottimale requisiti quali prestazioni, affidabilità, sostenibilità e costo. È possibile valutare centinaia di alternative concettuali con la simulazione prima di iniziare la progettazione dettagliata.

Il valore del prototipo virtuale

Alla base dello sviluppo prodotto basato sulla simulazione c'è il concetto di prototipazione virtuale, in cui sono previste le prestazioni del prodotto nel mondo reale e studiato con modelli di simulazione invece di prototipi hardware.

Accorciando o addirittura eliminando la fase dedicata ai test fisici, tradizionalmente collocata verso la fine del ciclo di progettazione, la prototipazione virtuale garantisci agli ingegneri più tempo da dedicare alla fase di sviluppo per poter esplorare e studiare concetti innovativi. Viceversa, senza la prototipazione virtuale, l’azienda tenderebbe a restare fedele ad approcci più familiari per evitare di incontrare problemi imprevisti con il design e la produzione di prodotti nuovi e processi non sperimentati.

La prototipazione virtuale supera lo storico problema del ciclo build-test-redesign, valutando i progetti attraverso la simulazione. Spesso, i problemi di performances di prodotto si verificano in ritardo nel ciclo di sviluppo e questo richiede cicli di riprogettazione ripetitivi fino all’ottenimento di prestazioni soddisfacenti, con diverse iterazioni di test necessarie. Ciò aggiunge tempo e costi considerevoli al ciclo di sviluppo.

La simulazione come tool collaborativo

Quando gruppi e reparti devono lavorare insieme su progetti, le differenze nei processi, le procedure, la terminologia e le convenzioni possono causare significativi problemi che ostacolano la collaborazione, la produttività e l'accuratezza efficaci. Inoltre, le complessità nella simulazione e nello sviluppo del prodotto sono aggravate quando tali operazioni sono disperse in tutto il mondo.

Strutture in Cina, Europa e Stati Uniti, ad esempio, potrebbero aver operato indipendentemente per anni e in molti casi avrebbero potuto essere società separate fino a quando una fusione o un'acquisizione non le ha riunite. Modi di modellare, eseguire simulazioni, visualizzare i dati e valutare i risultati possono variare ampiamente tra questi diversi gruppi e generalmente lo sono profondamente radicati nella loro struttura e cultura.

Implementando lo sviluppo del prodotto basato sulla simulazione su scala globale, le aziende stanno guadagnando un vantaggio competitivo con prodotti innovativi e processi attingendo al loro capitale intellettuale globale. Si crea una conoscenza collettiva, che riassume la competenza e intuizione dei lavoratori in più discipline in giro per il mondo. Tutti possono vedere come funzionerebbe un prodotto proposto come se esistesse fisicamente ed avere la libertà di indagare su idee alternative.

In questo senso, la simulazione è uno straordinario strumento collaborativo, che consente ai progettisti di mostrare agli altri colleghi, non importa dove si trovano o in quale disciplina lavorano, come i vari progetti sono stati ideati, consentendo ai membri del team interfunzionali di strutture disperse di fornire un input prezioso nella progettazione del prodotto (es. come cambiare leggermente il prodotto per renderlo più facilmente assemblabile, meno costoso, più stabile in termini di qualità, ecc).

Conclusioni

In un periodo in cui il tasso di innovazione aumenta in maniera esponenziale, la simulazione rappresenta un tassello fondamentale per rispondere alle richieste di sviluppo di nuovi prodotti da realizzare in tempi sempre più stretti ed in parallelo.

I il ciclo di sviluppo prodotto ed il modello a V classico dell’ingegneria dei sistemi può essere ripensato ed arricchito per mezzo della simulazione. Il prototipo virtuale, generato dalla simulazione permette, infine, di prendere decisioni in minor tempo e correre rischi calcolati che altrimenti non verrebbero azzardati.

Non da ultimo, la simulazione può agire come un collante per la comunicazione e cooperazione in organizzazioni complesse con enormi vantaggi in termini di efficienza e costi di sviluppo prodotto.