Industry 4.0 richiede un significativo cambiamento nel modo in cui vengono realizzati i prodotti. Esecuzione delle operazioni, automazione, auto-controllo, auto-diagnostica, supporto online per la manutenzione e connettività sono i requisiti dell’approccio Industry 4.0. Il processo di “sviluppo nuovo prodotto” (NPD – New Product Development) deve trarre vantaggio dalla disponibilità e l’utilizzo dei dati real-time per realizzare sistemi di produzione intelligenti e incentrati sul cliente.

Cambiare il processo di NPD verso la creazione di “prodotti intelligenti”

I prodotti intelligenti progettati con tecnologie Industry 4.0 generano una grande quantità di dati durante la loro produzione e utilizzo, e ciò costituisce la base per il miglioramento e l’ottimizzazione continua di essi.

Nonostante la disponibilità della tecnologia esistente, la possibilità di realizzare sistemi di produzione intelligenti basati sulle “esigenze di valore” analizzate, percepite e desiderate, non sono ancora implementati. Perché?

Gli sviluppi tecnologici dell’Industry 4.0 che consentono la creazione di prodotti intelligenti attraverso l’integrazione tra mondo digitale e fisico, devono passare anche da una trasformazione dei processi.

Non per ultimo bisogna considerare che similmente al panorama industriale, anche le esigenze del mercato stanno cambiando rapidamente.

Le caratteristiche di un processo di NPD

Solitamente il processo tradizionale di “sviluppo nuovo prodotto” (NPD) è sempre stato caratterizzato da tre fasi:

• understand: comprendere l’opportunità, ovvero tutte le attività necessarie per prendere la decisione di avviare lo sviluppo del nuovo prodotto
• development: sviluppo dell’idea, ovvero la definizione di tutte le attività necessarie per realizzare il prodotto
• implementation: realizzazione, ovvero tutte le attività al fine del lancio sul mercato.

Il successo di questo è strettamente legato alle fasi e al modo in cui vengono eseguite. Il completamento di esse e come interagiscono i responsabili di questi processi, contribuiscono a ridurre il time-to-market (tempo di realizzazione e lancio sul mercato).

Nel nuovo processo di Sviluppo Nuovo Prodotto (o NPD) con tecnologie Industry 4.0, invece, ci sono 3 aspetti chiave da tenere in considerazione per la realizzazione di prodotti intelligenti:

• Iterazione: i processi diventano altamente iterativi, e consistono in diversi cicli di analisi sulle esigenze del mercato e sulle caratteristiche del prodotto
• Integrazione: fattore chiave nel framework Industry 4.0 e può essere suddivisa in due categorie: tecnica e organizzativa. La proliferazione di Cyber-Physical System in fabbriche intelligenti implica una profonda integrazione tra oggetti fisici ed entità dell’informazione.
• Innovazione: un aspetto intrinseco in ogni processo di sviluppo e risulta da processi di analisi-apprendimento. L’innovazione è potenziata dall’aumento della domanda sulla complessità del prodotto in termini di nuovi materiali, funzionalità e tecnologie dei processi di produzione.

Ristrutturare le fasi del processo NPD per l’approccio Industry 4.0

La progettazione di prodotti e sistemi ora viene eseguita non solo per soddisfare le esigenze e le specifiche dell’utente. L’interazione dei sistemi e l’avvio di azioni risolute e correttive al momento opportuno, rendono più intelligenti le operazioni e l’intero ciclo di vita del prodotto.

Questo spostamento richiede il ri-orientamento e la re-invenzione del processo sviluppo nuovo prodotto per ottenere i vantaggi offerti dall’Industry 4.0.
Gli sforzi di progettazione sono mirati non solo a raggiungere funzionalità ed efficienza, ma anche a soddisfare altre esigenze del ciclo di vita come: il supporto remoto per operazioni autonome, manutenzione e riparazione e capacità di auto-controllo e auto-diagnosi.

Le fasi del processo di sviluppo nuovo prodotto tradizionale sono:

• planning
• concept development
• system-level design
• detailed design
• testing and refinement
• production ramp-up

Ridefinire le fasi del processo di sviluppo nuovo prodotto vengono ridefinite in un contesto di Industry 4.0

La struttura descritta per il processo NPD viene condivisa con le parti interessate per il loro feedback. L’analisi e il feedback hanno portato a differenze sostanziali tra il processo NPD tradizionale e Industry 4.0.

Vediamo quali sono le attività aggiuntive per ogni fase che apportano la trasformazione verso l’Industry 4.0.

– Planning: identificazione delle esigenze, dei requisiti percepiti coinvolgendo diversi stakeholder (utenti, ingegneri di produzione, fornitori, network dei partner, partner di software di terze parti). Un concept realizzabile e fattibile che soddisfa le esigenze degli utenti e degli stakeholder viene pensato e messo a punto.

– Concept Development: preparazione di progetti preliminari, in modo da elaborare diverse alternative, che descrivono le interrelazioni tra i diversi componenti fisici e non fisici (software).

– System-level Design: pianificazione di dettagli di integrazione, digitalizzazione e interconnessione tra componenti hardware e software (anche di terze parti). In questa fase è necessario progettare come rendere disponibili in tempo reale le informazioni necessarie su ciascuna workstation. Fondamentale è prendere in considerazione (durante la progettazione) i dati di componenti simili ma di progetti diversi. Per questo è importante che, a questo livello, gli elementi siano interconnessi e che le informazioni siano registrate per poterle visualizzare nella forma appropriata.

– Detailed Design: pianificare e progettare la visualizzazione dell’uso dei dati in real-rime per azioni correttive se necessarie. I dati se presentati nel modo giusto aiutano nel controllo dei parametri di qualità, ispezione della linea e gestione lean dell’assemblaggio e di tutte le operazioni del sistema di produzione.

– Prototype: preparazione di un modello virtuale o reale del sistema di produzione, che viene realizzato e testato in modo da misurare i parametri di prestazione. In questa fase la caratteristica di iterazione è molto evidente in quanto piccole modifiche per soddisfare le esigenze e i requisiti pianificati vengono eseguite in consultazione con gli stakeholders.

– Insight dei dati in real-time: raccolta dei feedback dagli ingegneri della manutenzione, dell’assistenza, e gli input raccolti dalle macchine di produzione supporteranno i miglioramenti dei nuovi prodotti e sistemi nelle versioni successi dello sviluppo nuovo prodotto con conseguente miglioramento continuo dei sistemi di produzione. Operatori, utenti, ingegneri realizzano e rivelano “valore nell’uso” e “valore nell’esperienza” che possono essere condivisi per ulteriori miglioramenti. Ad esempio, il “valore” può essere sotto forma di durata dell’utensile da taglio, precisione di lavorazione, capacità di processo, esigenze di manutenzione, ecc.

Conclusioni

Il processo sviluppo nuovo prodotto per i sistemi di produzione intelligenti compatibili con l’Industry 4.0 è ancora in progressiva evoluzione.

Questo sarà guidato dagli sviluppi nelle tecnologie interconnesse e integrate e anche dal coinvolgimento degli stakeholder. Diventa evidente che il coinvolgimento del fornitore avverrà nella forma di coordinamento e collaborazione piuttosto che integrazione e co-design.

L’Industry 4.0 richiede soluzioni complete che vanno da un’operazione, all’automazione, all’autocontrollo, all’autodiagnostica, al supporto online per manutenzione, alla connettività tramite app mobile.

La disponibilità e l’utilizzo di dati in tempo reale sono un vantaggio per il processo di sviluppo nuovo prodotto e porteranno nuove soluzioni innovative incentrate sul cliente.

Per riassumere, le esigenze del processo di sviluppo nuovo prodotto che si sono evolute sono:

• progettazione e requisiti data-driven
• progettazione in co-creazione e la co-progettazione coinvolgendo gli stakeholder
• progettazione per la gestione della connettività dell’interscambio di informazioni
• progettazione per la gestione dei dati del prodotto
• progettazione per operazioni data-driven
• progettazione per l’analisi e l’ispezione in linea delle parti fabbricate
• design per l’integrazione orizzontale, verticale e circolare
• progettazione per la trasmissione dei dati in cloud che abilitino la manutenzione predittiva

Sostanzialmente le esigenze del mercato e della produzione influenzano continuamente il processo di sviluppo nuovo prodotto per sistemi di produzione intelligenti e flessibili pronti per l’Industry 4.0.

Mettere a punto una strategia prendendo spunto da questo articolo, con l’aiuto di consulenti qualificati, aiuterà a intraprendere il viaggio verso la trasformazione in sistemi di produzione intelligenti.