Audi Smart Production: il sistema produttivo del futuro è flessibile e digitale

• Assemblaggio modulare: “isole di produzione” indipendenti dal ciclo e dalle tempistiche di linea per adattarsi alla variabilità dei prodotti e della domanda
• Realtà virtuale: dalla pianificazione della #produzione mediante scansioni 3D al controllo qualità attraverso l’intelligenza artificiale e il machine learning
• Data analysis: avanguardistici algoritmi riducono il fabbisogno energetico e gestiscono i carichi delle stazioni di lavoro in funzione delle attività di picco
• Nuovo paradigma gestionale: i server sostituiscono i PC industriali, razionalizzando le risorse informatiche a vantaggio della flessibilità produttiva

Audi è impegnata nel dare vita a un sistema produttivo connesso, efficiente e sostenibile. La Casa dei quattro anelli mira a realizzare una catena del valore resiliente, agile e flessibile per affrontare con successo le sfide del futuro. Tra queste spiccano la crescente diversificazione dei prodotti, la transizione elettrica, la volatilità delle forniture e l’incertezza politica. “Stiamo sfruttando le sinergie e intervenendo sull’intero sistema produttivo, dal singolo operaio al ciclo automatizzato”, afferma #gerdwalker, Membro del Board per la #produzione e la logistica di #audi AG. “Digitalizziamo i processi seguendo un approccio aperto all’innovazione e votato tanto all’efficienza quanto alla gestione adattiva delle risorse”.

La catena di montaggio ha dettato il ritmo della #produzione automobilistica per oltre un secolo. Ora questo sistema palesa i propri limiti. Molteplici componenti e opzioni di personalizzazione rendono i prodotti sempre più complessi e diversificati. All’interno di un processo rigido e sequenziale, questa complessità diviene difficile da gestire. “L'assemblaggio modulare è una delle principali risposte #audi alle sfide del futuro”, afferma #gerdwalker. “Grazie alle tecnologie digitali, garantiremo ai nostri dipendenti un sistema di lavoro più flessibile ed efficiente". All’interno dell’Audi Production Lab, il Project Manager #wolfgangkern affina la strategia di assemblaggio modulare per estenderla alla #produzione di serie.

Assemblaggio modulare: processi adattivi e produttività incrementata del 20%

La catena di montaggio tradizionale si basa sul principio del tempo uniforme per ogni prodotto in ogni postazione di lavoro, in sequenza fissa. Per evitare inefficienze e perturbazioni sulla linea, gli operatori svolgono in ciascuna stazione operazioni la cui durata e area di esecuzione si avvicinano il più possibile al tempo di ciclo e alla lunghezza di “passo” della catena.

Diversamente, l'assemblaggio modulare opera senza un nastro trasportatore o un ritmo di lavoro uniforme. Gli operai assemblano i componenti in “isole di produzione”, indipendentemente dalle tempistiche di linea. I vettori a guida autonoma (AGV) riforniscono le stazioni dei materiali necessari, secondo il principio “goods-to-person”.

Il nastro trasportatore evolve da rigido a virtuale: i processi divengono dinamici e si compongono di sequenze variabili di stazioni e tempi di lavorazione. Come prima fase di transizione verso il modello produttivo del futuro, nello stabilimento di Ingolstadt #audi sta implementando la soluzione modulare nel pre assemblaggio dei pannelli porta interni. L’attività, come accennato, non segue più una sequenza uniforme: i vettori a guida autonoma portano i pannelli porta direttamente alle stazioni di montaggio dei singoli componenti. Così facendo, ad esempio, un singolo operaio è in grado d’installare le tende parasole complete. In passato ciò impegnava due o tre lavoratori a causa delle tempistiche imposte dalla catena di montaggio. Qualora le operazioni si sovrappongano presso una stazione, gli AGV trasportano il prodotto alla postazione successiva con il minor tempo d’attesa possibile.

Diversamente dal classico nastro trasportatore, la #produzione modulare non nasce per soddisfare una domanda stabile. Quest’ultima rappresenta il punto di funzionamento ottimale della catena di montaggio tradizionale. Il sistema modulare può invece essere gestito in modo efficiente all'interno di un ampio spettro di condizioni: il cosiddetto intervallo operativo ottimale. “Riducendo i tempi di lavorazione, aumentiamo la produttività sino al 20%”, afferma Kern. “In aggiunta, possiamo integrare nell'assemblaggio modulare operazioni molto particolari”. Aspetto non secondario, grazie alla flessibilità della #produzione modulare, #audi può impiegare persone che non potrebbero operare in linea a causa delle limitazioni fisiche. Una soluzione che favorisce l’inclusività, potendo adattare le postazioni a specifiche condizioni. Grazie alle tempistiche dettate dalle varianti di prodotto piuttosto che da un ciclo uniforme, tutti gli operai beneficiano di carichi di lavoro più leggeri.

Il prossimo obiettivo del Project Manager Kern consiste in una superiore integrazione del sistema modulare nelle fasi di pre assemblaggio, caratterizzate da un'elevata variabilità e da dinamiche che, operando adattivamente, possono essere gestite con maggiore efficienza. “Il disaccoppiamento delle stazioni favorisce la riprogrammazione – continua Kern. Grazie all'hardware flessibile e ai vettori a guida autonoma, spesso è necessario intervenire solamente sul software”.

Progettazione e #produzione: connesse grazie alla realtà virtuale

Le varianti di design e le configurazioni degli equipaggiamenti di un modello possono essere esaminati in modo rapido ed efficiente in molteplici condizioni di luce e ambiente grazie alle rappresentazioni virtuali. L’obiettivo, in sede di pre #produzione, è portare il progetto alla fase di assemblaggio con il minor numero possibile di adattamenti. A tal fine, gli esperti di #audi Production esaminano le bozze già dalle prime fasi di sviluppo di una vettura e sino alla definizione degli strumenti per realizzarla.

L'approvazione della carrozzeria di un’auto, ad esempio, avviene mediante strumenti hi-tech quali i powerwall, grandi schermi che permettono di rappresentare il veicolo a dimensione reale. In combinazione con una rete di computer forte di 26.000 CPU, le vetture vengono presentate in modo realistico elaborando con cura certosina luci, ombre e riflessi. Questa fase è alla base del processo decisionale virtuale. Oltre ai powerwall, #audi ricorre sempre più spesso a una versione evoluta degli occhiali VR che consente di analizzare i modelli virtuali replicando il punto di vista del Cliente. La medesima #tecnologia viene utilizzata per la gestione delle tolleranze: le simulazioni 3D sono in grado di prevedere gli effetti dell'assemblaggio dei componenti. Gli esperti di #audi Production possono così influenzare il processo di progettazione e sviluppo in funzione degli standard di qualità.

Scansioni 3D: mai cosi rapide grazie al cane robot Spot

La pianificazione virtuale dell'assemblaggio non solo consente di risparmiare risorse, ma rende anche possibile un’innovativa collaborazione tra sedi produttive. Viene meno la necessità di realizzare prototipi fisici: un avanguardistico processo di scansione genera “nuvole” di punti tridimensionali che possono essere utilizzate per il reverse engineering di macchine e infrastrutture. Il software si basa sull'intelligenza artificiale e sul machine learning, consentendo di navigare virtualmente all'interno delle linee. L'Industrial Cloud del Gruppo Volkswagen permette, ad esempio, di confrontare l’ubicazione dei reparti e attingere a soluzioni adottate da altri siti.

Audi collabora con lo specialista in cibernetica NavVis per lo sviluppo del cane robot Spot, così da realizzare le scansioni 3D nel modo più efficiente possibile. Dall'inizio della digitalizzazione dei siti, nel 2017, sono stati rilevati digitalmente circa quattro milioni di metri quadrati e 13 stabilimenti. Adottando tecnologie standard, la scansione di 100.000 metri quadrati, come nel caso dell’area dedicata ad #audi A6 a Neckarsulm, richiede tre settimane di lavoro. Le scansioni possono essere effettuate solo di notte o nei fine settimana. Ostacoli strutturali come gradini e porte rendono più difficile il lavoro.

Il cane robot Spot è in grado di velocizzare nettamente l’attività di scansione, riducendo da tre settimane a 48 ore il tempo necessario per la rilevazione digitale di 100.000 metri quadrati e individuando autonomamente il percorso migliore da seguire. #audi sta testando Spot in modo intensivo da dicembre 2021. “I risultati sono estremamente promettenti”, afferma il Responsabile del progetto #andrebongartz. “I dati fluiscono costantemente e sono preziosi per pianificare la #produzione dei nuovi modelli”. Qualsiasi scansione 3D può essere integrata nelle immagini virtuali di cui è responsabile il team di #andreskohler. “Grazie alla digitalizzazione abbiamo adottato un approccio olistico ai futuri piani di #produzione, con anni di anticipo”, spiega Kohler. Come in una vera fabbrica, i modelli virtuali contemplano il reparto officina, le tecnologie di trasporto, gli strumenti operativi, le scaffalature, il packaging dei componenti e le nuove vetture.

Le sequenze di assemblaggio e gli aspetti logistici sono in gran parte progettati e ottimizzati da team interdisciplinari durante i laboratori 3D. “Riusciamo a rilevare in tempo reale gli scostamenti nella #produzione odierna e a proiettarli nel futuro grazie ai modelli virtuali, analizzando le variabili e le conseguenze sull’intero sistema”, spiega #andreskohler che sottolinea come la collaborazione sia fondamentale. “Sono sempre affascinato dal momento in cui indossiamo gli occhiali VR e incontriamo i colleghi sotto forma di avatar. In quell’ambiente virtuale costruiamo le nuove #audi, discutiamo e ottimizziamo le sequenze di lavoro individuando materiali e strumenti ottimali”.

Maggiori informazioni nel comunicato stampa da scaricare