Oltre alla definizione delle varie fasi di lavoro che determinano il processo, dalla materia prima al prodotto finito, per ciascuna tipologia di prodotto, le variabili in ingresso per la realizzazione del processo di simulazione, sono molteplici.

Quali sono gli input e gli outcome di un servizio di simulazione di fabbrica, quando la key-4 è coinvolta?

Vediamoli più nello specifico:

1. Viene impostato periodo T di pianificazione e lancio del nuovo ordine, es. pianificazione settimanale.
2. Durata dell’intera simulazione, ad esempio 50 settimane per 5 giorni lavorativi e 1 turno da 8 ore;
3. Si ha la possibilità di implementare alcune regole di produzione. Come ad esempio la possibilità di poter impostare dei vincoli tra l’inizio di un’operazione, subordinata alla fine di una precedente, durante, ad esempio, un turno lavorativo.
4. Andando avanti con la scelta degli input per la simulazione di fabbrica, si passa alla scelta dei prodotti finali, di cui simularne l’intero processo.
5. Numero di trasporti e velocità alla quale avvengono, se questa è costante, variabile o accelerata.
6. Di ogni operazione, possiamo impostarne efficienza ed efficacia. Ogni stazione di lavoro avrà una sua percentuale in termini di pezzi di scarto, così come una percentuale di produzione reale di pezzi totali conformi su una base teorica totale.
7. Le celle robotizzate possono essere impostate con modelli di robot precisi in commercio, caricati da un database all’interno del modello di fabbrica per simularne le performance. Il software di simulazione riconosce le specifiche ogni volta diverse, in modo da simularne al meglio le performance.
8. Si possono impostare regole legate alla logistica, una volta completati i pezzi che ad esempio potrebbero essere spediti immediatamente o stoccati all’interno di un magazzino prodotti finiti.

Una volta terminata la prima fase di definizione dei parametri di produzione si passa alla definizione del mix produttivo all’interno del periodo T.

Considerando per esempio la produzione di 4 prodotti diversi: A, B, C, D si potrebbero lanciare delle simulazioni di fabbrica differenti.

La prima con 100% A, l’altra 100% B, un’altra ancora suddivisa perfettamente al 50% tra A e B.

Grazie al nostro software per la simulazione aziendale, si possono lanciare piani di produzione più complessi come ad esempio un mix produttivo che potrebbe ricadere casualmente all’interno di un range tra 50% e 90% di A, B, C, D, mentre la restante percentuale sarebbe suddivisa equamente al 50% tra due prodotti A e B.

Le combinazioni, in definitiva, sono infinite e dalla complessità variabile.

Nella tabella di seguito è riportato un esempio di outcome riferito alla simulazione di un mix produttivo di 70% A e 30% B per un processo produttivo avente 7 stazioni di lavoro.

Come si può notare, il sistema è in grado di tirare fuori una barchart che indica le stazioni di lavoro più critiche in cui si andranno a creare dei colli di bottiglia.

Ulteriori dati che saranno forniti al termine della simulazione,  sono sintetizzati nello specchietto qui di seguito:

Come si nota dalla tabella, la simulazione di fabbrica, permetterà di sapere, per il mix produttivo scelto, il numero totale di prodotti finiti in uscita per settimana, con relativa media giornaliera, fino ad arrivare al fatturato. Il servizio è molto interessante in caso di progettazione o riprogettazione di intere linee di produzione in quanto permette di avere vari prospetti di tutte le possibili scelte future.

Dimensionamento del magazzino e software di simulazione

Un altro aspetto importante che fa della simulazione di fabbrica un ottimo strumento di supporto alla progettazione di layout, è il dimensionamento di un magazzino. La simulazione potrà permettere di avere visione, a seconda del mix produttivo prescelto, di quelli che saranno i picchi di magazzino maggiori.

Come facilmente prevedibile, ciascun piano di produzione è variato di molto a seconda del mix produttivo preso in considerazione. È facile quindi dedurre che la fase di progettazione del prodotto impatta molto sull’efficienza produttiva di fabbrica. Inserire un nuovo prodotto all’interno di una linea di produzione, significa quindi non solo, che questo venga prodotto in maniera efficiente, ma che il suo inserimento non vada ad impattare sull’efficienza degli altri prodotti già presenti in linea di produzione.

In fase di progettazione, infatti, molte parti di design dovrebbero passare al vaglio dei team di produzione, per capire come alcune scelte in fase di progetto possano impattare sui costi di produzione e valutarne la necessità anche in relazione alle esigenze della domanda di mercato. È proprio nell’ottica di permettere una migliore comunicazione tra i team di progettazione del prodotto ed i responsabili di produzione, che nasce l’esigenza di una simulazione di fabbrica.

Il software di manufacturing simulation di Key4 è costruito ad hoc per tutti i professionisti che necessitano di progettare, simulare e mettere in comunicazione interi processi produttivi. Il software facilita la comunicazione interna dei team di produzione, aiutando contemporaneamente i team di sviluppo prodotto a controllare l’impatto che la progettazione ha sulle decisioni di produzione.

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Il settore manifatturiero italiano è parte di una costante trasformazione volta a migliorare l’efficienza dei sistemi produttivi.  Tale processo modifica il concetto di fare impresa mediante l’utilizzo di nuove piattaforme e servizi supportate da tecnologie abilitanti l’industria 4.0.

Scopriamo insieme quali sono le tecnologie abilitanti l’industria 4.0 che hanno favorito il processo evolutivo delle imprese:

Internet of things (IoT)

Tale tecnologia, permette alle imprese, di mettere in relazione macchine diverse, logisticamente distanti, grazie all’utilizzo di sensori e microprocessori supportati da piattaforme software in grado di trasmettere informazioni mediante la rete. In quest’ottica, è importante specificare che queste apparecchiature interne alle macchine di produzione, possono essere installate anche successivamente alla costruzione di quest’ultime grazie al concetto che, nell’era dell’ industria 4.0, ogni oggetto fisico, ha la possibilità di diventare intelligente con lo scopo di scambiare informazioni circa il suo stato e lo stato dell’ambiente in cui è collocato.

Simulazione

Con il termine simulazione, facciamo riferimento al concetto di gemello digitale, in inglese digital twin inteso come modello matematico in grado di descrivere un processo, un prodotto o un servizio con l’obiettivo di poter realizzare un’analisi e applicare delle strategie migliorative predittive. Si tratta della generazione di un vero e proprio modello di processo, realizzato per recuperare informazioni utili che possono aiutare le imprese a ridurre i costi di produzione, aumentare la qualità del prodotto finito e ridurre il time to market.

Cyber Security

Il paradigma dell’industria 4.0 richiede un’ apertura verso il mondo, con l’obiettivo di permettere l’integrazione tra diversi sistemi. Se è fondamentale che i sistemi siano messi in comunicazione per scambiare informazioni, è altrettanto importante monitorare questo scambio, con lo scopo di proteggere i dati. Proprio in merito allo scambio di informazioni e alla protezione dei dati, le imprese necessitano di protocolli di  sicurezza informatica, utili a proteggere un computer o un insieme di computer.

Realtà aumentata e virtuale

Mediante la modellizzazione 3D, CAD e sistemi di proiezione, viene promossa quella che è una delle più innovative applicazioni dell’industria 4.0: la realtà virtuale. Con questo termine, si fa riferimento ad un modello tridimensionale in grado di ospitare al suo interno l’operatore umano che avrà l’obiettivo di testare il processo con lo scopo di migliorarlo nelle fasi di progettazione e commissioning  consentendo anche  l’addestramento del personale addetto.

Per realtà aumentata invece, si fa riferimento alla possibilità di utilizzare visori particolari per recuperare informazioni aggiuntive su un prodotto semplicemente inquadrandolo. Tale pratica all’interno dell’industria 4.0 si traduce nella possibilità di aver accesso alla logistica dei prodotti predittiva e intelligente, che consente di localizzarli in magazzino, verificando in tempo reale la conformità degli ordini. Tale pratica, permette di testare i prodotti da un punto di vista  estetico-funzionale, consentendo inoltre il posizionamento virtuale degli stessi nell’ambiente di riferimento.

Robotica e automazione

Nel panorama dell’industria 4.0, i robot visti come collaboratori degli operatori umani, sono e saranno una delle leve principali. Tali soluzioni, sono in grado di rendere più efficienti i sistemi di produzione, aumentando la competitività tra le imprese che ne fanno uso. Soluzioni integrate ed automatiche, supportate dalla partecipazione dell’uomo nei processi che richiedono l’incontro tra sistemi automatici e manuali. In questo scenario, i robot diventano vere e proprie macchine collaborative in grado di scambiare informazioni con altre macchine e con gli esseri umani, riuscendo ad essere autonomi nei processi di configurazione delle traiettorie in base alle esigenze del flusso produttivo.

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Un processo produttivo ha come scopo una gestione di risorse umane, energetiche e materiali che sia sempre più efficiente ed efficace. Per far fronte ai repentini cambiamenti dei processi e delle richieste del cliente finale, le aziende dovrebbero sperimentare costantemente nuovi metodi produttivi che abbiano come fine, l’ottimizzazione del prodotto finito.

Per garantire un miglioramento dei processi produttivi, si utilizzano i c.d  software di simulazione.

Un’impresa che investe nell’ottimizzazione è propensa a ricercare un ciclo tecnologico che possa ridurre le quantità di risorse utilizzate e portare ad un miglioramento delle procedure di realizzazione dei propri beni e servizi, mantenendo o accrescendo le prestazioni degli stessi con lo scopo di produrre una conseguente diminuzione dei costi associati.

L’utilizzo di software di simulazione consente la modellazione del processo esistente e la successiva valutazione delle prestazioni.

Queste ultime, identificabili sia in report numerici che grafici, sono utilizzabili come parametri di riferimento e confronto rispetto a tutti i possibili risultati ottenibili dalle simulazioni.

Processo produttivo: quali benefici apportano i software di simulazione?

I benefici risultanti sono svariati e riguardano:

• l’analisi del processo produttivo e l’identificazione di eventuali colli di bottiglia del processo stesso;

• la valutazione di investimenti relativi ad incrementi delle linee produttive per la gestione di nuove fasi di lavorazione o differenti tipologie di prodotto; 

• il rendimento della dislocazione planimetrica degli impianti produttivi e le possibili soluzioni alternative nella disposizione degli stessi;

• l’analisi del flusso di prodotti conseguenti alle modifiche al layout e conseguenti valutazioni prestazionali;

• gli indici di efficienza degli impianti che consentano di effettuare valutazioni su possibili nuovi acquisti di attrezzature o macchinari;

• la visualizzazione e la quantificazione delle reali potenzialità produttive e successiva possibile saturazione;

• l’elaborazione e la definizione dei percorsi ottimali di risorse umane e materiali all’interno del sito produttivo con lo scopo di ridurre i tempi di inattività;

Il software di simulazione, è ideale quando si ha la necessità di dover prevedere l’impatto tecnologico di un processo produttivo.

Un cambiamento o un investimento importante, può avere un forte impatto sul risultato aziendale. Prima di intraprendere qualsiasi azione reale, il software di simulazione consente di veicolare in modo oculato e soprattutto proficuo le risorse finanziarie disponibili degli investitori.

Questo approccio risulta di fondamentale importanza quando lo studio viene effettuato:

• su siti produttivi dotati di impianti di notevoli dimensioni fisiche e/o ad elevato valore economico;

• quando i cicli di trasformazione impiegano materie prime costose e/o di difficile reperibilità;

• quando gli impianti seguono un ciclo tecnologico che non ne consente l’interruzione (es. forni per la fusione di materiali).

In conclusione, i risultati derivanti dall’utilizzo di software di simulazione, consentono una diminuzione dei costi ed un conseguente incremento dell’utile grazie all’ eliminazione di eventuali inefficienze dei processi o incrementi delle linee di produzione.

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