Freudenberg Sealing Technologies (FST) ha iniziato a riprogettare le linee di produzione esistenti utilizzando software di visualizzazione e simulazione. Le impressioni iniziali sono positive e le prospettive sono promettenti.
Armin Hermann dirige con passione il laboratorio materiali della sede FST di Schwalmstadt. In questo modo, contribuisce alla produzione di sofisticate guarnizioni idrauliche e pneumatiche presso lo stabilimento. Tuttavia, Hermann è attualmente chiamato a svolgere un altro ruolo. In qualità di project manager, sta progettando diverse linee di produzione da zero. I membri del suo team lavorano con un software di pianificazione di cui è davvero entusiasta: “Potevamo solo sognare le possibilità offerte da questo strumento”, ammette Hermann. “In passato, progettavamo nuovi layout di fabbrica con modelli statici di fabbrica CAD bidimensionali”. Il nuovo strumento, invece, consente di ridisegnare la simulazione 3D delle aree di produzione, mappando lo spazio necessario per i processi produttivi e gli interventi di manutenzione, nonché i percorsi di impiego dei robot mobili automatizzati (AMR).
Il software simula l’interazione tra la produzione e tutti i processi associati.
Le insidie della pianificazione sono immediatamente riconoscibili
Lo strumento che piace tanto a Hermann è il software di visualizzazione e simulazione di Visual Components. L’azienda, fondata in Finlandia, fa ora parte del Gruppo KUKA. Il software simula l’interazione tra la produzione e tutti i processi associati. La base è l’inserimento di tutti i dati rilevanti sulla pianta dell’edificio e sui sistemi e processi di produzione in esso contenuti. “Una simulazione creata in questo modo dice più di 1.000 parole”, afferma Hermann, sottolineando il valore aggiunto dello strumento. “Possiamo mostrare immediatamente e chiaramente a tutti dove si nascondono le insidie e le trappole della pianificazione. Lo strumento ci permette di imboccare la strada giusta in una fase iniziale e quindi di risparmiare tempo e denaro”.
Alexandra Krupp, Direttore Sviluppo processi globali
“Lo strumento collega tra loro diverse relazioni di flusso”.
Alexandra Krupp, Director Global Process Development, Technology & Innovation di FST, è corresponsabile dell’introduzione del software di visualizzazione e simulazione. Anche per lei i vantaggi del software sono evidenti. “Lo strumento collega tra loro diverse relazioni di flusso. Ciò significa che i parametri chiave della produzione, come il flusso di materiali, il flusso di personale e il flusso di informazioni, possono essere presi in considerazione e armonizzati nel modo più ottimale possibile”. L’esperienza iniziale di Krupp ha già dimostrato che FST può pianificare e personalizzare i propri layout di fabbrica molto meglio con il nuovo software. “In precedenza, in questi progetti determinavamo innanzitutto le basi prima di creare diverse varianti di edifici, aree e linee di produzione. Alla fine, utilizzavamo criteri definiti per ricreare la variante migliore a partire da scatole di cartone”. In questo modo si creava un’impressione spaziale delle condizioni, ma senza simulazioni che visualizzassero direttamente l’interazione di tutti i processi rilevanti.
Video simulati invece di visualizzazioni statiche
Lo strumento di visualizzazione e simulazione pone rimedio a questa lacuna. Mostra i processi di produzione nel video e visualizza i cerchi di rotazione dei bracci robotici o i percorsi che un AMR compie verso il sistema. In questo modo è facile seguire tutte le azioni delle macchine e dei dipendenti.
Le modifiche possono essere effettuate comodamente con il drag and drop. “Inoltre, ci rendiamo subito conto di quanto una macchina debba essere accessibile per poter eseguire senza problemi gli interventi di manutenzione”, afferma Krupp. Questo vale anche per lo spazio richiesto per i dispositivi di sollevamento necessari per installare e rimuovere gli utensili nei sistemi. “E possiamo vedere come devono essere posati i cavi sul pavimento, in modo che non blocchino un AMR”, aggiunge Hermann. “Allo stesso tempo, il software di visualizzazione ci mostra dove il percorso dei tubi di ventilazione ci limita in termini di altezza durante la costruzione dei sistemi”. Una simulazione video di questo tipo rappresenta quindi un vantaggio decisivo rispetto alla pianificazione statica utilizzata finora.
Il software aiuta inoltre i responsabili di FST a comunicare tempestivamente ai produttori l’eventuale necessità di adattare i sistemi da acquistare. Ad esempio, nel caso di connessioni o involucri che devono essere installati in modo da non rendere inutilmente difficili gli interventi di manutenzione. Le visualizzazioni e le simulazioni aiutano a evitare malintesi con i produttori di sistemi.
FST potrebbe utilizzare lo strumento anche per pianificare fabbriche completamente nuove, note come greenfield, che vengono letteralmente costruite su terreni verdi. Per il momento, tuttavia, verrà utilizzato per la riprogettazione di impianti di produzione esistenti, i cosiddetti brownfield. L’azienda ha utilizzato lo strumento per la prima volta a metà del 2024. Durante la riprogettazione di un impianto di produzione a Bursa, in Turchia, la simulazione ha mostrato chiaramente quali fossero gli adattamenti necessari per garantire l’accessibilità delle macchine e l’uso dei carrelli elevatori.
Processo di produzione più fluido possibile
A Schwalmstadt, invece, il software facilita il laboratorio e il project manager Hermann nella pianificazione di nuove linee di produzione. “Stiamo perseguendo diversi obiettivi. Vogliamo automatizzare ulteriormente i processi produttivi, risparmiare energia e ottimizzare la tracciabilità dei nostri prodotti”, spiega Hermann. In futuro, AMR, cobot e dipendenti dovranno collaborare in modo ideale per garantire un processo produttivo sempre regolare. Finora l’uomo è intervenuto nel processo di produzione, dovendo rimuovere i pezzi fabbricati da diverse celle di produzione per trasportarli nei cosiddetti forni batch, che si trovano altrove e in cui le guarnizioni vengono riscaldate. Ciò significa che le macchine devono sempre rimanere ferme per un po’. Ci sono anche fattori ergonomici: durante questo processo, i dipendenti spostano diverse tonnellate di materiale dalla cella di produzione nell’arco di una giornata. Un compito estremamente impegnativo.
Questa situazione è destinata a cambiare in futuro, poiché ogni cella di produzione sarà dotata di un piccolo forno di riscaldamento a risparmio energetico. Ciò significa che la produzione e il riscaldamento avverranno sul posto senza la necessità di un intervento umano, che causerebbe tempi di inattività. Lo strumento di visualizzazione e simulazione aiuta a trovare la disposizione ideale delle macchine e dei cobot, nonché la migliore riprogettazione possibile dell’area. Un AMR potrebbe quindi portare i pezzi di plastica dal magazzino alla cella di produzione a orari predefiniti, dove un cobot li riceve e li alimenta alla macchina di stampaggio a iniezione. Quindi rimuove i pezzi prodotti e li trasferisce al forno di post-riscaldamento, prima che un AMR raccolga le guarnizioni finite all’ora calcolata e le riporti al magazzino. L’automazione sarebbe perfetta, in quanto tutte le fasi del processo scorrerebbero senza ulteriori interventi. Invece della lavorazione a blocchi, la produzione avverrebbe con un flusso di pezzi singoli. Sarebbero possibili tempi di lavorazione più brevi e un controllo più semplice e trasparente.
Hermann e Krupp sono molto soddisfatti dei risultati iniziali della pianificazione. La conversione della prima delle sei linee di produzione ha preso forma virtualmente e sarà realizzata nel 2025. L’integrazione dei forni di riscaldo nelle celle di produzione comporta anche una riduzione del carico di lavoro altrove. Fino ad oggi, erano necessarie 23.000 pagine A4 di carta all’anno solo per la documentazione del post-riscaldamento nei forni centrali. Dopo tutto, ogni sigillo deve essere assegnato e rintracciabile. Grazie al Single Piece Flow, in futuro tutto questo sarà molto più snello, poiché la produzione e il riscaldamento avverranno interamente all’interno di un processo chiuso in una cella di produzione.
Il nuovo software di visualizzazione e simulazione sta già dando i suoi frutti. “Lo strumento ci sta aiutando enormemente a portare la nostra produzione a un livello superiore”, riassume Krupp. “Le simulazioni visualizzano tutti i processi produttivi rilevanti, possono essere adattate in un istante e quindi semplificano il nostro processo di pianificazione. Alla fine, a Schwalmstadt abbiamo un flusso di materiali ottimizzato, il che significa un uso più efficiente dell’energia e una tracciabilità unica dei nostri prodotti in produzione. Tutto segue l’idea di un flusso automatizzato di pezzi singoli”.
Dal gemello digitale alla nuvola di punti virtuale
Nel frattempo, lo strumento di visualizzazione e simulazione promette di generare ulteriore valore aggiunto per FST. I dati raccolti durante la produzione potrebbero essere utilizzati per creare un gemello digitale della linea di produzione, che potrebbe, ad esempio, riconoscere potenziali errori o misure di manutenzione in una fase iniziale. Alexandra Krupp può persino immaginare di visualizzare un intero capannone di produzione come una nuvola di punti virtuale utilizzando un processo di scansione 3D. Con questo database, il software potrebbe visualizzare e pianificare i futuri progetti di automazione in modo molto più completo e rapido.
Ma per il momento, Armin Hermann e il suo team di Schwalmstadt continuano a lavorare in modo mirato alla pianificazione e alla realizzazione di tutte le linee di produzione da rinnovare.
In breve
Freudenberg Sealing Technologies (FST) ha iniziato a riprogettare le linee di produzione esistenti utilizzando software di visualizzazione e simulazione.
Vantaggi:
Simulazione 3D delle aree di produzione.
Individuazione precoce degli errori di pianificazione.
Considerazione del flusso di materiali, personale e informazioni.
Video simulati invece di viste statiche.
Regolazioni tramite drag and drop.
Aree di applicazione:
Riprogettazione di siti produttivi esistenti (brownfields).
Pianificazione di nuovi stabilimenti (greenfields) in futuro.
Obiettivi:
Automazione dei processi produttivi.
Risparmio energetico.
Ottimizzazione della tracciabilità dei prodotti.
Risultati iniziali:
Progettazione virtuale della prima delle sei linee di produzione.
Integrazione dei forni di riscaldamento nelle celle di produzione.
Riduzione del consumo di carta per la documentazione.
Prospettive future:
Creazione di un gemello digitale della linea di produzione.
Visualizzazione di un capannone di produzione come nuvola di punti virtuale.
