Dalla standardizzazione al configuratore di progetto: efficient engineering

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Stefano Casazza, Eplan Italy Country Manager.

Da più di 25 anni Eplan si occupa di fornire soluzioni ingegneristiche per la progettazione dei sistemi da automazione per le aziende manifatturiere di tutto il mondo. In Italia siamo presenti da più di 20 anni, e il settore del packaging lo conosciamo molto bene perché assieme a quello del food & beverage è uno dei nostri mercati di riferimento. In questi anni abbiamo assistito e partecipato in prima persona all’evoluzione continua dei processi di Engineering che devono adeguarsi continuamente ad aspettative sempre più stringenti e complesse. Per mantenersi competitive, le aziende del packaging sono costrette a lavorare con tempistiche sempre più serrate e per far fronte a ciò si è reso necessario rivedere il sistema di progettazione delle macchine. Un nuovo metodo progettuale basato sulla standardizzazione e la configurazione di progetto sta dando forma a modalità operative inedite. Negli ultimi 20 anni la stragrande maggioranza dei clienti ha basato lo sviluppo della proprie macchine e dei propri impianti secondo la logica tradizionale e cioè un processo sequenziale in cui tutte le singole discipline (l’ingegneria meccanica, elettrica e del software) eseguono la propria progettazione partendo dai risultati di un progetto precedente (copia e incolla). Sul piano dell’organizzazione del flusso di lavoro, quello sequenziale è un processo fortemente mirato al singolo progetto o allo specifico impianto. I progettisti spesso cercano di accelerare l’iter di progettazione servendosi dei dati di progetto esistenti. I nuovi progetti sono così creati con un’operazione di recupero di un progetto simile già presente. In seguito, i documenti copiati devono essere adattati manualmente in funzione dei requisiti del progetto in corso. Per quanto riguarda i costi, le tempistiche e la qualità, i miglioramenti apportati da questo metodo all’effettivo processo di progettazione sono scarsi e molto limitati. Vi è il rischio che gli errori presenti nei progetti precedenti siano riportati in quelli nuovi causando ancora una volta inconvenienti. Altro handicap è il fatto che siano accessibili per la consultazione più versioni dei vecchi progetti. In questo modo risulta quasi impossibile realizzare una base di dati standardizzata e di alto livello qualitativo. Sicuramente, sul breve periodo, copiare i vecchi progetti consente di produrre risultati in tempi ristretti. Ma è nelle fasi successive, come quella del commissioning, che emergono i risvolti negativi, con conseguenti costi indiretti particolarmente elevati e perdite di tempo. Eplan Engineering Center è una soluzione che inaugura un nuovo corso, quello della progettazione basata su moduli funzionali. I moduli contengono componenti meccatronici con esclusive funzioni predefinite, testate e collaudate. Ogni componente, in questo modo, fornisce le informazioni necessarie pertinenti a una determinata disciplina (meccanica, elettrica, fluidica, software, ecc.) Nel caso della pianificazione di un nuovo impianto, questi componenti sono la base da cui partire per compilare tutte le informazioni richieste per un macchinario o un sistema. Attraverso questa configurazione centralizzata e interdisciplinare (descrizione funzionale) vengono generati tutti i disegni necessari per la produzione e la documentazione sulla base delle specificità di ciascun ordine. La differenza rispetto ai processi sequenziali convenzionali risiede nel fatto che il sistema genera tutta la documentazione di progetto richiesta. L’utente, in questo modo, ottiene il disegno del progetto, il diagramma appropriato, lo schema fluidico e la programmazione PLC. I costi specifici dell’ordine (precedentemente generati in modo manuale) vengono ora proposti in automatico e si presentano quindi fortemente ridotti. È una rivoluzione organizzativa non facile ma indispensabile. I metodi operativi cambiano: Il progettista non deve più pensare in termini di sensori, attuatori o componenti, bensì in termini di unità funzionali. L’accesso centralizzato e strutturato a tutte le informazioni pertinenti, unito alla presenza di valutazioni esaustive (per esempio, prove d’uso dei moduli) apportano trasparenza a questo processo. Una terminologia univoca e strutture predefinite aprono le porte alla standardizzazione. L’attribuzione di parametri consente ai componenti di essere utilizzati individualmente in diversi progetti. Il vantaggio? I moduli sono strutturati in modo chiaro e contengono tutte le caratteristiche essenziali, che saranno utilizzate successivamente nella progettazione interdisciplinare. La quantità dei dati rimane gestibile, mentre le opzioni relative alle varianti sono illimitate. Al termine della pianificazione del progetto, la configurazione creata contiene una descrizione completamente funzionale del macchinario o del sistema. Nella nostra esperienza abbiamo visto che, pur diverse per ogni cliente le quattro fasi per realizzare la configurazione automatica dei progetti sono le seguenti:

Fase 1: La Standardizzazione

È il primo passo fondamentale per poter uniformare la progettazione aziendale a uno standard comune. Tutti le stazioni devono avere la stessa configurazione software; gli utenti devono accedere sempre all’ ultimo dato; la codifica degli articoli e dei progetti deve essere secondo le regole aziendali definite e devono essere rispettate da tutti i progettisti, le traduzioni delle descrizioni devono essere le stesse, il cartiglio deve essere univoco, ecc…

Fase 2: gestione del Modello di prodotto / Modello tecnologico

In questa fase viene definita la struttura logica e funzionale della macchina e degli impianti che produce e progetta il cliente. È una fase molto importante che coinvolge tutti gli addetti coinvolti nel processo di ingegnerizzazione. Tutti devono lavorare insieme, poiché ogni reparto ha la propria visione della macchina. Per esempio, il meccanico vede i moduli e gli assiemi da un punto di vista fisico. L’ingegnere elettrico pensa per strutture logiche di livello superiore, mentre in officina si parla solo di caratteristiche di produzione come l’installazione e le posizioni di montaggio. La struttura del prodotto si arricchisce via via d’informazioni specifiche lungo l’intero processo di sviluppo, dall’idea iniziale all’implementazione finale. Pertanto è ancor più importante stabilire fin dal principio una struttura di prodotto chiara, valutando le varianti e le opzioni che quel tipo di macchina o impianto possono avere. In questa fase, la complessità di un macchina viene ricondotta al minimo, aumentando al tempo stesso le possibilità di avere una gestione più chiara e di definire regole efficaci. Nel processo di strutturazione logica e funzionale, l’attività principale è registrare la conoscenza sotto forma di valori e regole che possano essere facilmente definite in maniera intuitiva dal progettista. Per contro, la strutturazione tecnica rappresenta la configurazione della variante da produrre, per esempio costruzione, disegno, potenza e programma. Normalmente l’infrastruttura dell’ automazione viene generata automaticamente, per esempio la gamma di contattori principali, il numero di ingressi e uscite (I/O) o la tecnologia di sicurezza necessaria

Fase 3: “Definizione di riutilizzo

Spesso si sente dire che non ci sono margini di riutilizzo nell’ingegneria meccanica. Se si parte dal livello di modulo, questa affermazione sembra corretta. Se si scende di uno o due livelli funzionali, invece, l’ipotesi crolla. Spesso vengono infatti utilizzate funzioni di base simili, ciascuno dei quali mantiene le sue funzionalità specifiche. L’obiettivo in questa fase è individuare le funzioni riutilizzabili e descriverle chiaramente. I consulenti di Eplan possono sfruttare l’esperienza accumulata lavorando su numerosi prodotti e best practice. Tali attività costituiscono la base per un modello costruttivo facilmente riutilizzabile. Il risultato di questa attività è una razionalizzazione del processo di sviluppo prodotto. In questa fase vengono definite e costruite le parti e i gruppi che contribuiscono a generare automaticamente i progetti. È possibile riutilizzare totalmente o parzialmente, un progetto esistente, come base per la creazione di un successivo, completo di parte grafica e dati, gestendo opzioni e varianti.

Fase 4: Metodo/Configurazione

Questa è la fase conclusiva, in cui una volta standardizzate le informazioni di progetto (fase 1), rivisto la macchina/impianto in moduli logici e funzionali (fase 2), classificate e inserite le informazioni (fase 3) è arrivato il momento di gestire le informazioni attraverso un configuratore. In conclusione, l’aumento progressivo dell’efficienza si persegue attraverso la configurazione di componenti riutilizzabili invece di ingegnerizzare ogni singola macchina. Questo approccio progressivo è già stato testato da diversi clienti, dimostrando ripetutamente la propria validità. I risultati sono evidenti e concreti: riduzione della complessità, maggiore riutilizzo e massima flessibilità, oltre a costi di processo più bassi e maggiore efficienza nell’ingegneria.

Elevate prestazioni: Eplan Pro Panel

Con Eplan Pro Panel, potrete progettare in 3D armadi elettrici, gruppi di controllo e sistemi per la fornitura elettrica. Il software offre funzioni di assemblaggio tridimensionale, progettazione di cablaggi 3D virtuali, nonché configurazione, modifica e regolazione di sistemi di alimentazione in rame. Altre funzionalità riguardano l’integrazione dei processi produttivi: tutti i dettagliati rapporti progettuali, i disegni e le aperture relative alla produzione e al montaggio, possono essere generati direttamente da Eplan Pro Panel – sia per la lavorazione a controllo numerico delle forature degli armadi o barre di rame, sia per il controllo di macchine per la fabbricazione di cablaggi. Sono inoltre supportate innovative tecnologie di collegamenti in fascio. I vantaggi per la vostra azienda:

  • Coerenza e compatibilità dei dati
  • Libertà di scegliere il metodo e l’approccio di progettazione
  • Processi di sviluppo in parallelo
  • Servizio di revisione costante
  • Riduzione del time-to-market e dei costi

Libertà di scegliere l’approccio operativo e la metodologia di progettazione

Eplan Pro Panel è flessibile. Potrete decidere l’approccio individuale, basato su strumentazione e liste di cablaggio, o su schemi circuitali e fluidici, direttamente sulla piastra di montaggio nella configurazione tridimensionale, o in funzione della costruzione di sistemi di connessione e distributori di energia. Tutti i componenti rilevanti possono essere semplicemente inseriti e posizionati sulla piastra di montaggio. L’innovativa tecnologia eTouch garantisce un posizionamento 3D di dispositivi e componenti preciso e semplice quanto in ambiente bidimensionale.

Dimensionamento ottimale e pianificazione affidabile

Il modello 3D virtuale dell’armadio elettrico o del quadro garantisce un dimensionamento ottimale e un uso perfetto degli spazi. Ausili di configurazione integrati, come il controllo collisioni, visualizzazione online delle connessioni e immissione delle specifiche del produttore in merito alle linee guida d’installazione, alle distanze minime, alle proprietà dei materiali e ai raggi di piegatura consentono un posizionamento e un’installazione ottimali. La rilevazione degli errori e altri aspetti del sistema coerente di controllo della qualità vengono predefiniti in fase di sviluppo e disattivati durante gli stadi iniziali – pianificazione affidabile garantita

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