Digital manufacturing
Digital Manufacturing: cos’è e come funziona
Il Digital Manufacturing è l’approccio che permette di progettare, pianificare, simulare, ottimizzare e gestire i processi produttivi attraverso tecnologie e modelli digitali.
L’obiettivo non è semplicemente trasferire in digitale attività che prima venivano svolte manualmente, ma creare una continuità digitale tra prodotto, processo produttivo, risorse e fabbrica, mettendo in relazione progettazione, ingegneria e produzione.
Grazie a strumenti di simulazione 3D, virtual factory, digital twin e virtual twin, le aziende manifatturiere possono verificare virtualmente come realizzare un prodotto, analizzare il comportamento delle linee produttive, ottimizzare risorse e flussi e individuare criticità prima che abbiano un impatto sulla produzione reale.
Per le aziende che vogliono affrontare concretamente la trasformazione digitale della fabbrica, il Digital Manufacturing rappresenta quindi un elemento importante del percorso verso la Digital Factory e l’Industria 4.0.
Che cos’è il Digital Manufacturing?
Con il termine Digital Manufacturing, o produzione digitale, si indica l’insieme di tecnologie e metodologie utilizzate per creare una rappresentazione digitale dei prodotti, dei processi produttivi e delle risorse coinvolte nella produzione.
In un ambiente di Digital Manufacturing è possibile, ad esempio:
- progettare e definire virtualmente il processo produttivo;
- pianificare le operazioni di fabbricazione e assemblaggio;
- associare prodotti, operazioni, macchinari, attrezzature e risorse;
- simulare linee e celle di produzione in 3D;
- verificare tempi, sequenze e capacità produttive;
- analizzare ergonomia e attività degli operatori;
- simulare robot, macchine e sistemi automatizzati;
- creare istruzioni di lavoro digitali;
- programmare e simulare lavorazioni CNC;
- monitorare le attività produttive e confrontarle con i piani;
- valutare scenari alternativi prima di intervenire sulla fabbrica reale.
Il Digital Manufacturing mette quindi in relazione il mondo virtuale e il mondo reale, permettendo di utilizzare il modello digitale come strumento per prendere decisioni sulla produzione.
Come funziona il Digital Manufacturing?
Il funzionamento del Digital Manufacturing si basa sulla raccolta e sull’integrazione delle informazioni relative al prodotto, al processo e alle risorse produttive.
Un possibile percorso può essere sintetizzato in queste fasi:
1. Digitalizzazione del prodotto
Il punto di partenza è il modello digitale del prodotto, normalmente sviluppato attraverso sistemi CAD 3D.
Le informazioni relative alla struttura del prodotto e ai suoi componenti possono essere utilizzate come base per definire il processo di produzione.
2. Definizione del processo produttivo
Il processo viene quindi descritto digitalmente, definendo operazioni, sequenze, risorse, attrezzature e modalità di lavorazione.
La disponibilità di un ambiente 3D consente di visualizzare il processo e di collegare le singole operazioni agli elementi che intervengono nella produzione.
3. Simulazione della produzione
Prima di intervenire fisicamente sulla linea è possibile simulare il processo produttivo.
La simulazione permette di analizzare, tra gli altri aspetti:
- flussi di produzione;
- sequenze operative;
- tempi di ciclo;
- utilizzo delle risorse;
- movimentazione dei materiali;
- comportamento di macchine e robot;
- ergonomia delle postazioni;
- possibili collisioni o interferenze;
- capacità produttiva.
La fabbrica virtuale consente di confrontare scenari differenti e valutare layout, flussi di lavoro, asset e risorse prima dell’implementazione nel mondo reale.
4. Ottimizzazione
Una volta individuate eventuali criticità, il processo può essere modificato e nuovamente simulato.
Questo approccio permette di sperimentare virtualmente diverse soluzioni senza dover necessariamente intervenire subito sulla produzione reale.
È possibile, per esempio, modificare una sequenza di assemblaggio, spostare una risorsa, cambiare il layout di una cella o verificare una diversa organizzazione delle attività.
5. Implementazione e monitoraggio
Una volta validato il processo, le informazioni digitali possono essere utilizzate per supportare la produzione reale.
Il collegamento tra ambiente virtuale e attività produttive permette inoltre di monitorare le operazioni e utilizzare i dati disponibili per migliorare progressivamente il processo.
Le soluzioni DELMIA per Manufacturing & Operations sono progettate proprio per collegare il mondo reale con quello virtuale, offrendo visibilità e controllo sulle operazioni produttive.
Digital Manufacturing e Digital Factory: qual è la differenza?
I termini Digital Manufacturing e Digital Factory sono strettamente collegati, ma non sono sinonimi.
Il Digital Manufacturing riguarda principalmente la digitalizzazione e ottimizzazione dei processi produttivi: come viene realizzato un prodotto, con quali risorse, attraverso quali operazioni e secondo quali sequenze.
La Digital Factory rappresenta invece una visione più ampia della fabbrica digitale, nella quale vengono modellati e integrati anche stabilimenti, linee, macchinari, sistemi logistici, risorse e flussi.
In questo contesto, il Digital Manufacturing costituisce uno degli elementi fondamentali per costruire una fabbrica digitale connessa e simulabile.
Digital Manufacturing e Digital Twin
Un altro concetto strettamente legato al Digital Manufacturing è quello di Digital Twin, o gemello digitale.
Un modello digitale può rappresentare un prodotto, una macchina, una linea o una fabbrica. Quando il modello viene collegato ai dati e al comportamento del sistema reale, può diventare uno strumento dinamico per analizzare, simulare e ottimizzare il processo.
Le tecnologie di virtual twin permettono di rappresentare virtualmente prodotti, strutture, risorse e processi reali e di simulare diversi scenari prima della loro implementazione.
Questo consente alle aziende di passare da una logica basata esclusivamente sull’analisi della produzione esistente a una logica predittiva e simulativa, nella quale è possibile valutare in anticipo gli effetti delle decisioni.
Quali sono i vantaggi del Digital Manufacturing?
L’adozione di soluzioni di Digital Manufacturing può portare vantaggi in diverse aree dell’organizzazione industriale.
Riduzione degli errori
La simulazione permette di individuare virtualmente problemi di processo, collisioni, interferenze o sequenze non ottimali prima della produzione.
Ottimizzazione dei tempi
L’analisi digitale delle operazioni consente di identificare attività e sequenze che possono essere migliorate, contribuendo alla riduzione dei tempi di ciclo.
Migliore utilizzo delle risorse
Macchinari, robot, operatori, attrezzature e spazi possono essere analizzati in relazione al processo produttivo, favorendo una pianificazione più efficace.
Riduzione degli scarti e dei rifacimenti
Individuare le criticità prima dell’esecuzione fisica può contribuire a ridurre errori, rilavorazioni e sprechi.
Maggiore flessibilità
La simulazione permette di confrontare rapidamente scenari diversi e supportare l’introduzione di nuovi prodotti, modifiche di processo o variazioni della capacità produttiva.
Collaborazione tra progettazione e produzione
La continuità digitale permette di condividere informazioni tra le diverse funzioni aziendali, riducendo la distanza tra chi progetta il prodotto e chi deve produrlo.
Supporto alle decisioni
La possibilità di simulare diversi scenari offre alle aziende un supporto quantitativo alle decisioni relative a layout, risorse, capacità e organizzazione della produzione.
Il ruolo della simulazione 3D nel Digital Manufacturing
La simulazione 3D è uno degli strumenti più importanti del Digital Manufacturing.
La possibilità di visualizzare un processo produttivo in un ambiente tridimensionale permette di analizzare contemporaneamente prodotto, risorse e operazioni.
È possibile, per esempio, simulare una linea di assemblaggio, verificare la movimentazione di un robot, studiare una postazione di lavoro o analizzare il comportamento di una macchina CNC.
Nel caso delle lavorazioni meccaniche, le soluzioni DELMIA consentono di associare la macchina virtuale alla lavorazione e simulare movimenti, percorsi utensile e asportazione del materiale, contribuendo a individuare eventuali collisioni prima della lavorazione reale.
Digital Manufacturing e pianificazione della produzione
La digitalizzazione non riguarda soltanto la simulazione della fabbrica, ma anche la pianificazione del processo produttivo.
Attraverso strumenti dedicati è possibile partire dalla MBOM (Manufacturing Bill of Materials) e definire il processo di fabbricazione, associando alle diverse operazioni i componenti e le risorse necessarie.
La pianificazione può includere sequenze operative, risorse, capacità dell’impianto e analisi dei carichi.
Le informazioni generate durante il process planning possono inoltre essere utilizzate per dialogare con altri sistemi aziendali, come MES ed ERP.
Digital Manufacturing e Industria 4.0
Il Digital Manufacturing è strettamente connesso ai principi dell’Industria 4.0.
La fabbrica moderna non è infatti costituita soltanto da macchinari connessi, ma da un ecosistema nel quale dati, prodotti, processi, persone e sistemi possono comunicare e collaborare.
In questo scenario, la produzione digitale contribuisce a creare una continuità informativa che parte dal prodotto e arriva alla produzione, integrando progettazione, gestione dei dati, pianificazione, simulazione ed esecuzione.
La piattaforma 3DEXPERIENCE® è pensata proprio per integrare progettazione, collaborazione, gestione dei dati e processi in un ambiente digitale condiviso.
Digital Manufacturing con DELMIA e 3DEXPERIENCE
Nel portafoglio di soluzioni Dassault Systèmes, DELMIA® è dedicata alla digitalizzazione e all’ottimizzazione dei processi produttivi.
All’interno della piattaforma 3DEXPERIENCE®, DELMIA permette di affrontare diverse esigenze del Manufacturing: dalla pianificazione e simulazione dei processi alla gestione delle risorse, dalla simulazione della fabbrica alla produzione e al monitoraggio delle attività.
L’approccio è quello della continuità digitale tra progettazione e produzione, mettendo in relazione il prodotto digitale con il processo necessario per realizzarlo.
Per un’azienda manifatturiera questo significa poter lavorare su un ambiente digitale nel quale progettazione, ingegneria e produzione condividono le informazioni necessarie per sviluppare e realizzare il prodotto.
Per quali aziende è utile il Digital Manufacturing?
Il Digital Manufacturing può essere applicato a numerosi settori industriali, soprattutto quando i processi produttivi sono caratterizzati da elevata complessità, personalizzazione o necessità di ottimizzazione.
Può essere utilizzato, ad esempio, nei settori:
- automotive;
- aerospace;
- meccanica e macchinari industriali;
- stampi e attrezzature;
- industrial equipment;
- energia;
- trasporti;
- beni di consumo;
- elettronica e high-tech;
- produzione su commessa.
L’approccio può essere adattato sia a grandi organizzazioni sia a PMI manifatturiere, partendo dai processi che presentano il maggiore potenziale di digitalizzazione.
Dal prodotto digitale alla fabbrica digitale
Il vero valore del Digital Manufacturing emerge quando non viene considerato come una tecnologia isolata, ma come parte di un progetto più ampio di trasformazione digitale.
Il percorso può partire dal CAD 3D per arrivare alla gestione del ciclo di vita del prodotto, alla definizione del processo produttivo, alla simulazione della fabbrica e alla gestione delle attività di produzione.
In questo scenario:
CATIA® → progettazione del prodotto
ENOVIA® → gestione dei dati e del ciclo di vita
DELMIA® → pianificazione, simulazione e ottimizzazione della produzione
3DEXPERIENCE® → ambiente collaborativo e continuità digitale
L’integrazione di queste competenze permette di costruire un filo digitale che accompagna il prodotto dall’idea alla progettazione, dalla progettazione alla produzione e dalla produzione al prodotto reale.
Perché scegliere un approccio Digital Manufacturing?
Digitalizzare la produzione non significa semplicemente acquistare un nuovo software.
Per ottenere risultati concreti è necessario analizzare i processi esistenti, individuare le criticità, definire gli obiettivi e scegliere le tecnologie più adatte alla realtà aziendale.
Design Systems affianca le aziende manifatturiere nell’adozione di soluzioni CAD, PLM e Digital Manufacturing, supportandole nella digitalizzazione dei processi industriali e nella costruzione di una continuità digitale tra progettazione, gestione del prodotto e produzione.
L’esperienza sulle soluzioni CATIA®, ENOVIA®, DELMIA® e 3DEXPERIENCE® permette di affrontare il percorso di trasformazione digitale considerando non soltanto il singolo processo produttivo, ma l’intero ecosistema aziendale.
FAQ sul Digital Manufacturing
Cosa significa Digital Manufacturing?
Digital Manufacturing significa utilizzare tecnologie digitali per progettare, pianificare, simulare, ottimizzare e gestire i processi produttivi. L’obiettivo è creare una continuità digitale tra prodotto, processo, risorse e produzione reale.
Qual è la differenza tra Digital Manufacturing e Industria 4.0?
L’Industria 4.0 è un paradigma più ampio di trasformazione dei processi industriali. Il Digital Manufacturing rappresenta una delle aree attraverso cui questo paradigma viene applicato alla progettazione e alla produzione.
A cosa serve la simulazione della fabbrica?
La simulazione permette di analizzare virtualmente layout, processi, risorse e flussi produttivi prima di intervenire sulla fabbrica reale. In questo modo è possibile confrontare scenari e individuare potenziali criticità in anticipo.
Che cos’è una Virtual Factory?
Una Virtual Factory è una rappresentazione digitale tridimensionale della fabbrica, delle linee e delle risorse produttive. Può essere utilizzata per simulare e ottimizzare processi e scenari produttivi prima della loro implementazione reale.
Che ruolo ha DELMIA nel Digital Manufacturing?
DELMIA è la soluzione Dassault Systèmes dedicata al Manufacturing. Permette di pianificare, simulare, ottimizzare e gestire diversi aspetti dei processi produttivi all’interno dell’ecosistema 3DEXPERIENCE®.
Il Digital Manufacturing è adatto anche alle PMI?
Sì. Il percorso può essere sviluppato in modo graduale, concentrandosi inizialmente sui processi più critici o sulle aree nelle quali la digitalizzazione può generare il maggiore beneficio.
Digital Manufacturing: dalla simulazione alla produzione reale
Il Digital Manufacturing permette di superare il confine tra progettazione virtuale e produzione reale.
Attraverso modellazione 3D, simulazione, pianificazione dei processi, virtual factory e virtual twin, le aziende possono verificare e ottimizzare le proprie scelte prima di applicarle alla produzione.
Per le imprese manifatturiere che vogliono costruire una fabbrica digitale, il passo fondamentale è creare una continuità tra prodotto, processo e produzione.
Design Systems supporta le aziende in questo percorso con soluzioni CATIA, ENOVIA, DELMIA e 3DEXPERIENCE, competenze CAD, PLM e Digital Manufacturing e un approccio orientato alla consulenza e all’implementazione. Contattaci per avere maggiori informazioni