Operare alla massima velocità con un sistema PLM

Esperti di motori elettrici

Johnson Electric è un gruppo proveniente dalla Cina il cui core business è la produzione di motori elettrici per diverse applicazioni, dai piccoli motori per utensili elettrici e PC, ai modelli più grandi per elettrodomestici e automobili. Il gruppo è composto da diverse aziende, tra cui Gate S.r.l. (Gate), che collabora con i principali produttori di apparecchiature originali (OEM) del settore automobilistico, tra cui Ford, BMW, Jaguar, Renault, PSA, GM, VW, Fiat, Mercedes e Ferrari, sia direttamente che tramite produttori di radiatori su cui sono montati i motori. Gate nasce nel 1978 come azienda italiana per poi diventare americana nel 1985. Nel 2000, l'azienda è stata acquisita da Johnson Electric.

Per tutto questo tempo, gli affari di Gate non sono cambiati, nonostante l'azienda abbia adottato approcci diversi. "Oggi i motori vengono prodotti presso la società madre in Cina sulla base del progetto di Gate", spiega Marco Davino, che gestisce l'ingegneria di sviluppo del prodotto e l'organizzazione dei processi nella divisione Metodi e Sviluppo Software dell'azienda. "Gate riceve l'ordine e si interfaccia con il cliente per tutte le attività di ingegneria, i controlli di producibilità per i nuovi motori, la gestione delle modifiche e il controllo della qualità, insieme alla revisione dei costi. Successivamente, lo stabilimento di Asti assembla i motori spediti dalla Cina ai ventilatori consegnati dai fornitori o stampati internamente. La fase di assemblaggio è fondamentale per garantire prestazioni ed efficienza adeguate".

Gate sviluppa una dozzina di nuovi prodotti ogni anno e produce milioni di parti che devono superare severi test in termini di stress termico e dinamico, nonché di resistenza all'umidità e alla nebbia salina. "Il nostro ciclo di sviluppo del prodotto può richiedere dai due ai tre anni", afferma Davino. "Dobbiamo soddisfare le esigenze di raffreddamento di ogni cliente con soluzioni su misura per la ventilazione, il cablaggio e i percorsi delle tubazioni. "Puntiamo a ottimizzare le prestazioni a livello elettromagnetico, fluidodinamico e strutturale, raggiungendo al contempo un obiettivo di prezzo adeguato per un mercato altamente sensibile ai costi", sostiene Davino.

Processo strutturato basato su CAD e PLM

In Gate, la fase più critica è la prima parte del ciclo di sviluppo del prodotto, quando la maggior parte delle linee guida, dei tempi e dei costi sono definiti e quindi devono essere rispettati. "I clienti ci comunicano poche specifiche e richiedono uno studio di fattibilità e una proposta in tempi brevi", spiega Davino. "Il nostro studio iniziale si fonda sull'esperienza e sulle analogie con i progetti precedenti per fornire al cliente uno studio di fattibilità e una stima dei costi piuttosto accurata. Quando il cliente effettua l'ordine, viene firmato il contratto di fornitura che definisce l'entità della fornitura, i volumi, la tempistica e altri aspetti".

Il processo passa quindi alla seconda fase, la più importante, che include attività di validazione del progetto per definire oggetti, disegnare parti, sviluppare stampi e geometrie e avviare test accurati per validare parti diverse. "Questo processo si applica ai componenti elettronici, ai materiali plastici, agli oggetti con forme complesse e alle parti elettromagnetiche", aggiunge Davino. "Utilizziamo un processo iterativo di progettazione dei test per ottenere un perfezionamento progressivo. Quando il prodotto soddisfa le esigenze del cliente, diversi campioni vengono validati anche a bordo del veicolo reale. Infine, vengono pubblicati i documenti di produzione, che attivano la sequenza di fornitori, linee di produzione e industrializzazione che porta alla produzione dell'oggetto reale, fino alla consegna finale al cliente".

Il processo descritto sopra richiede un'efficiente gestione delle modifiche (che hanno costi diversi a seconda della fase del ciclo di vita in cui vengono eseguite) e la piena tracciabilità di ogni parte, tra cui la possibilità di rintracciare il lotto di produzione specifico in caso di problemi nel veicolo. Pertanto, Gate non può fare a meno delle tecnologie di progettazione assistita da computer (CAD) e di gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM).

Dopo l'esperienza iniziale con il CAD 2D, l'azienda è passata al 3D, adottando il software NX™ di Siemens Digital Industries Software. L'azienda ha scelto questa soluzione CAD sulla base dell'esperienza di Pratt & Whitney e McDonnell Douglas, che all'epoca facevano parte dello stesso gruppo industriale di Gate. Dopo aver riqualificato il personale dal 2D al 3D e convertito il database 2D preesistente, Gate ha esteso la tecnologia dell'informazione (IT) all'officina meccanica, introducendo una delle prime installazioni di produzione assistita da computer (CAM) in Italia, con un modulo utilizzato ancora oggi. "In particolare," racconta Davino, "abbiamo costruito una struttura di base del flusso di lavoro con tre livelli di firma, per gestire e tracciare le modifiche e creare un processo di autorizzazione, controllo, verifica e approvazione dei file, in conformità al sistema di certificazione".

Una nuova fase è iniziata nel 2001, quando Gate ha deciso di pubblicare tutti i documenti in formato unicamente elettronico per renderli facilmente accessibili a tutte le società del gruppo nel mondo. "In un sistema così esteso e diversificato, che utilizza diversi pacchetti CAD per soddisfare i requisiti di molti OEM del settore automobilistico, oltre a software CAM, flussi di lavoro e file distribuiti in formato elettronico, avevamo bisogno di un salto di qualità nella gestione dei dati guidata dal PLM", dichiara Davino. "Abbiamo aspettato che Teamcenter diventasse disponibile perché in Teamcenter abbiamo trovato una soluzione a tutte le nostre esigenze: compatibilità con diversi pacchetti CAD (con scambio di file), flussi di lavoro eccellenti, codici internazionali e locali per collegare i prodotti alla pianificazione delle risorse aziendali (ERP), pubblicazione di immagini dei prodotti in formato PDF e molto altro".

Teamcenter al centro dell'organizzazione

Il software Teamcenter®, anch'esso di Siemens Digital Industries Software, è stato ampiamente implementato all'interno di Gate. Oltre alla gestione delle modifiche, questa soluzione è stata estesa al processo di drafting, che comprende le notifiche per l'approvazione dei file e la possibilità di rendere accessibili le informazioni sui file attraverso feature di pubblicazione automatizzate. Allo stesso tempo, le procedure di ordine di modifica tecnica (ECO) sono state standardizzate e l'intera struttura del database è stata riorganizzata.

"Se colleghiamo anche le distinte base (BOM) al sistema", continua Davino, "otteniamo una distinta base di ingegneria, che diventa il primo tassello del sistema ERP a generare la distinta di processo. Abbiamo inoltre implementato la gestione delle schede tecniche e dei componenti standardizzati, applicando regole di classificazione e standardizzazione per componenti meccanici e standard. Infine, poiché possiamo gestire i materiali sfruttando una struttura di dati completa, ogni materiale è in realtà un elemento della distinta base, la quale è del tutto completa".

Gate ha personalizzato la gestione delle cartelle in Teamcenter per poter raccogliere tutti i documenti tecnici nel sistema, non solo i file di progettazione. Le certificazioni, i report della prova e le revisioni del progetto vengono inseriti in Teamcenter come un unico repository da utilizzare per una duplice finalità: lo sviluppo del progetto e lo sviluppo del prodotto. "Un altro vantaggio è che ogni documento non viene pubblicato più volte, bensì semplicemente associato a uno o più progetti".

Diversi anni fa sono emerse nuove esigenze nell'area della gestione dei requisiti. Questo è stato il risultato di un progetto guidato e sponsorizzato dall'industria elettronica, in particolare dal consorzio Spice. "La gestione dei requisiti è essenziale per la gestione dei progetti, quindi abbiamo introdotto la funzionalità di gestione dei requisiti di Teamcenter e, contemporaneamente, abbiamo integrato le prime fasi della progettazione elettronica nel sistema. Utilizzando NX PCB Exchange, scambiamo dati tra elettronica e CAD, importiamo componenti elettronici, feature PCB (a circuito stampato), aree libere per il montaggio dei componenti: ogni tipo di informazione utile per i progettisti meccatronici".

Un altro aspetto dell'implementazione di Teamcenter da parte dell'azienda è legato alla gestione dei campioni, che si basa sulla specifica richiesta di un cliente di gestire le modifiche in fase di sviluppo, piuttosto che solo in fase di post-produzione al fine di avere un flusso controllato anche nella fase di validazione del progetto. "Le notifiche e le modifiche alla distinta base non iniziano alla fine della progettazione, ma all'inizio, subito dopo l'ordine interno che genera la struttura del codice", spiega Davino. "In questo modo, iniziamo a organizzare il database per introdurre la distinta base dei processi anche in Teamcenter. I nostri reparti di industrializzazione, logistica e amministrazione diventano utenti Teamcenter completi, capaci di generare e controllare le distinte base che confluiranno nel ciclo di produzione".

Miglioramento continuo del PLM

Con la gestione dei campioni, Gate ha ampliato l'uso di Teamcenter oltre la sfera ingegneristica. Attualmente, su 250 dipendenti in Italia, circa 180 sono gli utenti di Teamcenter in Gate, e questo numero si avvicina a 250 su scala globale. In seguito, Gate completerà la gestione della distinta base per l'imballaggio, così che il sistema ERP sarà alimentato con la distinta base finale, pulita e pronta per essere importata. A quel punto, l'intero processo sarà guidato dall'IT, dai codici generati all'interno di Teamcenter e completamente gestiti con Teamcenter finché le informazioni non passano all'ERP.

"Abbiamo anche altri progetti in corso", aggiunge Davino. "Stiamo trasferendo tutta la documentazione OrCAD a Teamcenter; OrCAD è il software che utilizziamo per il disegno di schemi elettrici e per la simulazione funzionale e la definizione di schede elettroniche. In questo modo, otterremo la piena integrazione con la meccatronica, includendo non solo il layout e la distinta base, ma anche tutti i documenti elettronici. Un altro sviluppo estenderà la gestione dei requisiti alle attività di progettazione, quindi non utilizzeremo più Teamcenter solo per il software elettronico. Attualmente, ogni progettista ha un metodo personale per gestire le specifiche, ma abbiamo bisogno di un metodo adeguatamente regolamentato per gestire i requisiti dell'intero sistema".

Quindi l'azienda sta valutando la possibilità di utilizzare Teamcenter per la gestione dei progetti. "Una volta implementata la gestione dei requisiti di sistema da un lato e la gestione dei campioni dall'altro, saremo in grado di unire questi due mondi per creare un'unica sequenza di flussi di lavoro collegati a Teamcenter", dice Davino. "La funzionalità della gestione dei progetti in Teamcenter introduce il parametro del tempo, che non abbiamo ancora implementato anche se è un fattore chiave. Definiremo un calendario per questo nuovo progetto. Una cosa è certa: Teamcenter è un software eccellente e ne siamo molto soddisfatti. Nel settore automobilistico, in particolare, Teamcenter è molto popolare, perché può essere integrato e gestito in modo efficiente con altre soluzioni CAD".