Simulazione in tempo reale per ridurre il ciclo di sviluppo prodotto

L’aumento esponenziale di connettività e capillarità della digitalizzazione sta coinvolgendo in maniera trasversale tutte le aziende ad attori del mercato: anche chi produce beni “tradizionali”. Il ciclo di vita dei prodotti si accorcia sempre di più riducendo di conseguenza anche il tempo destinato allo sviluppo e lancio sul mercato. Le aziende si trovano quindi ad affrontare delle sfide che necessitano di nuovi mezzi per riuscire ad essere competitivi e vincenti.

La simulazione è uno di questi strumenti, un assistente virtuale che permette di accelerare lo sviluppo dei prodotti dalle prime fasi fino al rilascio in produzione.

Megatrends di sviluppo prodotto

Tutti i settori industriali stanno vivendo degli importanti cambiamenti. Alcuni di questi sono legati alla globalizzazione dei mercati che porta ad una democratizzazione delle competenze tecnologiche e quindi ad una spinta nel distinguersi per innovatività e performances.

Altri cambiamenti sono legati alle innovazioni tecnologiche, come la stampa 3D ed il digital manufacturing, che spingono alla diversificazione dei prodotti. Altri ancora da fattori ambientali e congiunturali, che per esempio portano ad una forte accelerazione della elettrificazione ed una attenzione alla sostenibilità. In letteratura, queste spinte su scala mondiale, prendono il nome di megatrends.

Impatto dei megatrends sui team di sviluppo nuovi prodotti

Lo sviluppo di un prodotto (o di una famiglia di prodotti) è declinato in una organizzazione industriale con la nascita ed esecuzione di un progetto. In sintesi, crea una organizzazione temporanea (project team) che ha lo scopo di raggiungere l’obiettivo (es. lancio nuovo prodotto) rispettando i tempi ed i costi pattuiti con il management.

Il progetto trova il suo equilibrio tra tre variabili disinte ma interdipendenti, che sono il costo, i temi e l’obiettivo da realizzare.Il noto legame tra esse è che una variazione di una quantità, porta automaticamente ad una variazione delle altre: ad esempio, se si volesse ottenere lo stesso obiettivo in tempi minori, sarebbe logico aspettarsi un aumento dei costi.

A causa dei megatrend globali, però, i progetti devono essere fatti in meno tempo, abbassando i costi e producendo un risultato migliore. L’unica risposta è quella di creare un cambiamento nella organizzazione e realizzare un nuovo “toolset” per che permetta di aumentare notevolmente la produttività di progetti. Si affronta così la sfida rispondendo con: “fare di più, con molto meno”.

Dal punto di vista di processi e di flusso, una strada è quella di implementare delle tecniche di gestione sviluppo prodotto come la disciplina Agile o Lean, che trovano sempre più spazio all’interno di tutti i contesti industriali moderni.

Per migliorare i processi di progettazione, invece, lo strumento fondamentale è quello della simulazione numerica. Con il termine simulazione si parla generalmente di sistemi che permettono di rendere virtuale, attraverso dei modelli matematici, il comportamento fisico di una parte o di un sistema complesso.

La simulazione in tempo reale per lo sviluppo di nuovi prodotti

Oggi sono disponibili degli strumenti di simulazione specifici pensati per i progettisti, sviluppato con il preciso obiettivo di diminuire il numero di iterazioni e quindi velocizzare il processo di sviluppo prodotto. Queste nuove tecnologie permettono di arrivare più velocemente al design finale sostituendo i test dei prototipi con dei test virtuali, che permettono di aumentare la maturità della progettazione fino al rilascio alla produzione.

A tale proposito, faremo un esempio dell’utilizzo di questi strumenti per rendere il flusso di progetto più veloce: la simulazione real-time in fase di quotazione.

Simulazione real time nelle fasi di quotazione

Molti prodotti che vengono realizzati su specifica del cliente, vivono una parte iniziale, la quotazione, che termina con un accordo tecnico-economico tra il committente ed il fornitore. Di solito una parte della organizzazione a capo della fornitura, forma un team che si interfaccia con il cliente per definire le specifiche, i costi ed i tempi. In questa fase è molto importante un ottimo allineamento con il cliente, in modo da reagire prontamente alle nuove richieste o alle modifiche della soluzione che si sta individuando.

Ad esempio, il team potrebbe voler valutare diversi materiali per la propria soluzione. L’impatto di questa scelta può coinvolgere il costo della soluzione individuata, ma anche la logistica: la parte in plastica, può essere più economica, ma con considerevoli costi di investimento iniziali in stampi, rispetto ad una lavorata dal pieno con macchine utensili.

Oltre a scelte di manufacturing e costo, bisognerà capire se l’oggetto in questione riuscirà ad assolvere alla propria funzione se realizzato in materiali diversi. In questa fase non bisogna essere estremamente precisi, in quanto il progetto è soltanto uno schizzo ed il modello 3D potrebbe mancare di molti dettagli; serve però essere rapidi nel valutare la soluzione e le possibili alternative.

E’ qui che un tool di simulazione in tempo reale, rendendo la simulazione iniziale estremamente intuitiva e veloce, porta il massimo beneficio ai progettisti. L’utente, all’interno di un ambiente molto simile ad una piattaforma CAD, può fare con pochissimi click del mouse, delle modifiche all’assieme e visualizzare in tempo reale i risultati ottenuti.

La rapidità nell’utilizzo del software si combina con il fatto che i risultati sono visualizzabili immediatamente dopo aver implementato le modifiche, senza dover lanciare calcoli che possono durare ore se non giorni. Inoltre, tale soluzione consiste nel fatto che questa operazione può essere agevolmente svolta dal progettista di riferimento, piuttosto che dall’analista. Si hanno quindi tre benefici:

• Si ottengo risultati sul comportamento del manufatto in pochissimo tempo.
• Si riducono i tempi nel passaggio dati e specifiche all’analista.
• Si rende il progettista più libero ed autonomo nell’esplorare diverse soluzioni.

Quello che molte volte emerge, parlando con gli ingegneri senior di diversi i settori, è come sia sempre più difficile essere innovativi e riuscire a tenere sotto controllo i rischi che scelte innovative comportano. Senza tool specifici, oggi, il progettista non ha più la possibilità di pensare-testare-correggere in fase di progettazione, perché i tempi di sviluppo non lo permettono più.

Poter eseguire questa fase in modo virtuale permette alla simulazione real-time di superare questi limiti e di arrivare alla soluzione in tempi compatibili con le richieste di progetto. Per l’azienda che sfrutta questo tipo di tecnologia si apre la possibilità di eseguire percorsi di “design exploration”. Poter esplorare in fase di progettazione diverse alternative è uno dei fattori chiave per l’innovazione di prodotto e la definizione di soluzioni più competitive sul fronte dei costi.

Oltre a dei benefici tecnici tangibili, legati alla possibilità di realizzare un prodotto migliore in tempi ridotti, esistono anche benefici meno evidenti ma comunque importanti.

Poter avere a disposizione dati ed immagini tangibili favorisce la comunicazione interdisciplinare e la collaborazione tra le varie figure dell’ufficio tecnico. I progettisti hanno un maggiore grado di autonomia aiutandoli ad ottenere una maggiore consapevolezza delle scelte e del loro impatto sul progetto. Riuscire a rispondere autonomamente alle sfide tecniche garantisce una migliore soddisfazione e motivazione.