Nuova Classe E, il primo esempio di “Industria 4.0” di Mercedes

La digitalizzazione cambia l’auto e i processi di produzione e così come si parla di “smart auto” e “smart city” si parlare adesso anche di “smart factory”, dove prodotti, macchine e tutto l’ambiente sono collegati in rete tra loro e a Internet.

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L’industria automobilistica sta affrontando cambiamenti epocali. L’auto del futuro sarà elettrica, connessa in rete e a guida autonoma. Ma è soprattutto la digitalizzazione a guidare il processo di cambiamento, un cambiamento che in casa Mercedes chiamano “Industria 4.0”.

“Non abbiamo dubbi sul fatto che la rivoluzione digitale cambierà radicalmente la nostra industria. Queste novità si applicano ai metodi con cui sviluppiamo, progettiamo e produciamo le nostre vetture. Non solo: riguarderanno anche il modo in cui entriamo in contatto con i clienti”, Markus Schäfer, membro del Divisional Board Mercedes-Benz Cars.

Il potenziale della rivoluzione digitale, infatti, è davvero enorme. Se uomo, macchina e processi industriali sono collegati in rete in modo intelligente, le auto possono essere realizzate in tempi più brevi e con costi di produzione più bassi. Senza dimenticare che i cicli di innovazione diventano sempre più brevi e tutto ciò si traduce in una visione: la produzione automobilistica cambierà passando da una su larga scala ad una “one-off”, dove ogni vettura viene realizzata secondo le esigenze del singolo cliente.

Il primo esempio in Mercedes di Industria 4.0 lo si può trovare nella futura generazione di Classe E (serie 213), prima “nativa digitale” della Casa di Stoccarda. La digitalizzazione contraddistingue infatti l’intera serie a 360°, dallo sviluppo alla vendita e così come si parla di smart auto e smart city, si può parlare di smart factory. Tra gli elementi 4.0 troviamo ad esempio:

Realtà aumentata: lo stato effettivo si sovrappone visivamente alle specifiche di progettazione su un monitor ed eventuali scostamenti risultano subito evidenti. Questa procedura viene utilizzata per la progettazione dell’impianto, dopo il montaggio con componenti virtuali durante il test e per la produzione/ordinazione di componenti di equipaggiamento e dispositivi di produzione.

Montaggio virtuale: proprio come il controllo del movimento di una console per videogiochi è in grado di imitare i colpi durante una gara di golf o una partita di tennis, così il montaggio virtuale consente di installare parti in una vettura con incredibile realismo. Grazie ai test con un avatar, personale altamente competente effettua valutazioni su come sia possibile portare a termine al meglio il lavoro o se siano necessarie modifiche a livello di progettazione.

Processo di produzione digitale: già in una fase molto precoce del processo di creazione si controlla se la vettura possa essere effettivamente costruita. Ciò è possibile grazie all’adozione di metodi digitali con cui viene riprodotto un processo di produzione digitale.

Collegamento in rete a 360° (body-in-white, scocca nuda): il complesso collegamento in rete di 87 sistemi di produzione body-in-white con 252 controllori a logica programmabile, 2.400 robot e 42 tecnologie diverse (saldatura a punti, bonding, saldatura laser, giunzione meccanica) per la Classe E è reso possibile da circa 50.000 nodi intelligenti (indirizzi IP).

Cooperazione uomo/robot: un robot leggero montato su un carrello mobile viene utilizzato per calibrare il display head-up. Il robot, dotato di telecamera di calibrazione su un leggero braccio in GFRP, è in grado di valutare le vetture con guida sia a destra sia a sinistra, accedendo da un solo lato. In precedenza, la calibrazione era effettuata da due robot installati in modo permanente dietro una recinzione protettiva.

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INIZIA L’ERA DELLA SMART FACTORY
La prima rivoluzione industriale prende avvio in Europa nella seconda metà del XVIII secolo e segna il passaggio da un’economia di tipo agricolo alla divisione del lavoro e alla produzione in massa. La seconda rivoluzione industriale è datata 1860: l’energia elettrica ha permesso un’ulteriore razionalizzazione dei processi produttivi, con una divisione del lavoro ancora più spinta. Terza rivoluzione industriale, tra gli Anni ’60 e ’70: informatica e tecnologia microelettronica portano una ventata di nuovi cambiamenti.

Oggi siamo agli albori della quarta rivoluzione industriale, quella della cosiddetta “smart factory”, fulcro della digitalizzazione di Mercedes-Benz, laddove prodotti, macchine e tutto l’ambiente sono collegati in rete tra loro e a Internet. Grazie all’integrazione del mondo reale con uno digitale, è possibile la creazione di un cosiddetto “gemello digitale” che consente la rappresentazione in tempo reale di processi, sistemi e di tutte le stazioni di produzione.

Mercedes, infatti, è già oggi in grado di simulare in formato digitale l’intero processo di produzione (dall’impianto di pressatura all’assemblaggio finale), gestendo così la complessità delle moderne automobili e della loro realizzazione. Per il solo assemblaggio, ad esempio, circa 4.000 singoli processi sono controllati per valutare la fattibilità tecnica molto prima dell’inizio della produzione in serie e numerosi processi che fino a poco tempo sembravano fantascienza sono o saranno presto, a tutti gli effetti, parte della produzione:

Stampa 3D/additive manufacturing: impiego nella creazione rapida di prototipi (quali modelli di sabbia per motori), nelle coperture protettive (ad esempio per la cooperazione uomo/robot) e a livello di tool (come elementi di presa).

Human augmentation/dispositivi mobili nella produzione: nuovi modi per calibrare i display head-up (da metà 2016), uso di tablet per il controllo dei robot all’interno delle vetture (InCarRob) via Wi-Fi (l’operatore istruisce il robot per l’assemblaggio del tetto).

Apprendimento automatico (machine learning)/le macchine assistono chi le utilizza: il percorso seguito dai robot leggeri può essere generato tramite dimostrazione. In altre parole, l’operatore guida i robot e la macchina apprende il percorso.

Cloud per i dati di produzione/disponibilità dei dati di produzione a livello mondiale: per esempio, l’impianto principale dedicato alle compatte, a Rastatt, ha accesso ai dati di produzione di tutti gli altri stabilimenti grazie ad una rete a livello mondiale potendo persino riprogrammare i robot in funzione negli altri centri.

La base scientifica del processo che porterà alla creazione dalla fabbrica virtuale è il progetto ARENA 2036 (Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles), un campus in cui Daimler effettua ricerche sul futuro della produzione e sulla progettazione con materiali estremamente leggeri insieme a vari partner del panorama scientifico e industriale. Il progetto proseguirà fino al 2036, anno in cui si festeggerà il 150° anniversario dell’automobile.