Il dipartimento Industrial and Systems Engineering della Oakland University prepara gli studenti all’Industria 4.0

Formare gli studenti di ingegneria per l'era digitale

Quando la Oakland University ha fondato il dipartimento Industrial and Systems Engineering (ISE), nel 2005, ha capito che doveva dedicarlo a un tema specifico. I membri hanno scelto la gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM), perché copre tutti gli aspetti dei programmi di formazione e ricerca della facoltà, tra cui simulazione, ergonomia, qualità, produzione lean, gestione dei progetti e molto altro ancora. Nel 2009 il dipartimento ISE ha aderito all'Academic Partner Program globale di Siemens,

attraverso il quale ha ottenuto il portfolio Tecnomatix® di soluzioni per il digital manufacturing (che include la soluzione Plant Simulation, il software Jack™ e la soluzione Process Simulate) e gli strumenti software Teamcenter™, oltre a formazione e supporto. Questi e altri strumenti PLM sono stati integrati in molti dei corsi esistenti, come Introduction to Industrial and Systems Engineering, Ergonomics and Work Design e Computer Simulation of Discrete Event Systems,

nei quali vengono assegnate agli studenti esercitazioni che richiedono l'utilizzo degli strumenti PLM. Ad esempio, in un'esercitazione di laboratorio del corso Introduction to Industrial and Systems Engineering, gli studenti utilizzano Plant Simulation per simulare una linea di produzione e raccogliere dati sui tempi di ciclo dalle stazioni selezionate. Tali dati vengono quindi utilizzati per creare grafici di probabilità dei tempi di ciclo e analizzare le prestazioni dei sistemi. Gli studenti ricevono un manuale utente che illustra in dettaglio come utilizzare Plant Simulation per completare l'esercitazione specifica.

Per quanto riguarda l'utilizzo di Jack durante il suoi corsi, la Dott.ssa Megan Conrad, assistente universitario per il corso Industrial and Systems Engineering, afferma: “L'uso di Jack in aula permette agli studenti di visualizzare i problemi di ergonomia da un’altra prospettiva. Oltre a vedere la sistemazione del lavoratore nell'area di lavoro personalizzata, gli studenti possono confrontare contemporaneamente i dati relativi a tempistiche e produttività, nonché minimizzare fattori di rischio come lesioni al tratto inferiore della schiena e posture rischiose per le articolazioni. L'esperienza pratica, maturata con le soluzioni Siemens Digital Industries Software, ha aumentato l'interesse di molte aziende nei confronti dei nostri studenti. Molti dei nostri studenti ISE hanno iniziato a lavorare nel campo della modellazione umana digitale ancora prima della laurea.”

Il primo corso dell’università dedicato al ciclo di vita del prodotto (PLM) prende il nome di Product Lifecycle Management e offre una panoramica completa del valore di business dei sistemi PLM. Il corso prevede: “La gestione del ciclo di vita di un prodotto nelle sue quattro fasi: creazione, fabbricazione, mantenimento e smaltimento. Illustra la gestione centralizzata di tutti i dati sul prodotto e la tecnologia utilizzata per accedere a tali informazioni. Gli argomenti includono l'integrazione del CAD nel sistema PLM, la gestione dell’ingegneria di requisiti e configurazione, la gestione delle modifiche alle specifiche tecniche e la pianificazione del processo.”

Nuovi corsi incentrati sulle applicazioni PLM

"Studenti e datori di lavoro hanno espresso un feedback molto positivo sull’utilizzo degli strumenti PLM nei corsi esistenti", afferma il Dott. Robert Van Til, Professore del Pawley Lean Institute e preside del dipartimento Industrial and Systems Engineering. “Tuttavia, era emerso un problema: anche se gli studenti imparavano a utilizzare e applicare gli strumenti PLM a problemi specifici, desideravano approfondire la conoscenza degli strumenti stessi e del loro utilizzo nelle attività di analisi e progettazione ingegneristiche. Nel feedback di studenti e datori di lavoro viene sottolineato il desiderio di scoprire di più sul funzionamento e sulle modalità di utilizzo di questi strumenti.”

Questa valutazione ha condotto allo sviluppo di vari corsi PLM incentrati sulle applicazioni, in cui viene illustrato come utilizzare un determinato strumento software PLM e vengono effettuate numerose esercitazioni sull'utilizzo dello strumento. Fino ad ora sono stati sviluppati e offerti quattro corsi: PLM Applications - Product Data Management (Teamcenter), PLM Applications - Robotics (Process Simulate Robotics), PLM Applications - Ergonomics (Jack) e PLM Applications - Change Management (Teamcenter).

Ad esempio, il corso PLM Applications - Change Management viene descritto come segue: "Metodologie e applicazione degli strumenti software Product Lifecycle Management (PLM) utilizzati per registrare la definizione, nonché i requisiti fisici e funzionali di un prodotto complesso, al fine di progettarlo, svilupparlo e gestirlo in tutto il suo ciclo di vita. Nel corso viene data particolare attenzione all'utilizzo pratico di strumenti PLM all'avanguardia e alla relativa applicazione."

I corsi sulle applicazioni PLM valgono due crediti, contro i quattro della maggior parte degli altri corsi ISE, e sono costituiti da lezioni pratiche nel laboratorio PLM, anziché da lezioni teoriche in aula. Studenti e datori di lavoro hanno espresso una valutazione iniziale positiva per i corsi sulle applicazioni PLM e, in seguito a tale feedback, il dipartimento sta considerando lo sviluppo di ulteriori corsi di questo tipo.

Estendere la formazione STEM nelle scuole

Il dipartimento Industrial and Systems Engineering, con il supporto del Pawley Lean Institute della Oakland University, si sta impegnando per colmare il divario tra la necessità di ingegneri altamente qualificati pronti a inserirsi nel mondo del lavoro, avvertita dal settore, e la disponibilità di studenti che scelgono di dedicarsi all'ingegneria. Insieme, hanno sviluppato un progetto pilota di scienze, tecnologia, ingegneria e matematica (STEM, Science, Technology, Engineering and Mathematics) che avvicina studenti e docenti del dipartimento ISE a studenti e insegnanti delle scuole, nell'ambito di un efficace programma interattivo che offre lezioni sperimentali pratiche in un contesto universitario.

Il programma si tiene ormai da tre anni con l'obiettivo di presentare l’ingegneria industriale e dei sistemi come possibile percorso professionale per gli studenti. Attualmente prevede alcune visite ai laboratori e alle strutture del dipartimento ISE nel campus della Oakland University da parte di classi di studenti delle superiori accompagnati dagli insegnanti. In futuro, potranno essere implementate tecniche di apprendimento a distanza per estendere la portata del programma oltre il Michigan sudorientale.

Gli studenti delle superiori collaborano con gli studenti e i docenti dell'ISE, e con i volontari delle aziende locali, allo svolgimento di progetti pratici incentrati sulle diverse aree di produzione lean e PLM. Un gruppo di circa 20-25 studenti delle superiori visita il campus per tre volte in un periodo di 3-4 settimane. Durante queste visite ciascun gruppo lavora al progetto per 2-3 ore e la maggior parte pranza nella sala studenti ISE del campus.

Durante la visita iniziale, gli studenti assistono a una breve panoramica della professione ISE e quindi conducono una simulazione fisica di una fabbrica che costruisce veicoli ATV (All Terrain Vehicle). Durante la seconda visita, dopo una panoramica della simulazione a eventi discreti, gli studenti usano i dati raccolti durante la prima visita per definire ed eseguire una simulazione digitale della fabbrica di ATV tramite Plant Simulation. Nell'ultima visita gli studenti assistono a una beve lezione introduttiva sull'ergonomia, quindi creano ed eseguono una simulazione di ergonomia con il software Jack.

Il programma di sensibilizzazione STEM per le scuole ha ottenuto valutazioni molto positive dagli studenti, dai loro insegnanti e dai genitori che hanno assistito alle sessioni. Doug Blatz, insegnante presso la Seaholm High School e vincitore della borsa di studio Albert Einstein Distinguished Educator per il 2015-16, spiega che "Gli studenti della Seaholm High School sono iscritti a un corso intitolato STEMx Research and Design, in cui vengono illustrate metodologie di ricerca e progettazione e che prevede la partecipazione degli studenti a stage professionali presso le aziende della zona. Uno dei primi stage che abbiamo organizzato include un'esperienza di formazione presso il dipartimento ISE della Oakland. I nostri studenti hanno vissuto un'esperienza estremamente positiva durante la partecipazione alle simulazioni, in cui venivano utilizzate applicazioni di ingegneria industriale e dei sistemi. Ad esempio, agli studenti sono stati presentati il software Jack, che fornisce protocolli di ergonomia per la progettazione, e i possibili percorsi professionali nel campo della gestione del ciclo di vita dei prodotti. Il dipartimento ISE ha stabilito una partnership STEM a lungo termine con Seaholm e altri istituti superiori, in cui sono previste attività PLM."

Formare la prossima generazione di ingegneri qualificati

L’impiego delle soluzioni Siemens Digital Industries Software ha permesso agli studenti della Oakland University di sviluppare competenze ingegneristiche di nuova generazione e di accedere a interessanti opportunità di carriera.

"Anche se non ho ancora conseguito la laurea in Industrial and Systems Engineering, di recente sono stato assunto e ho iniziato a lavorare presso un OEM del settore automobilistico", racconta Russell Bauer, studente del corso di laurea Industrial and Systems Engineering. "Attualmente sto lavorando a tecnologie all'avanguardia come il motion capture e la realtà virtuale, per accelerare il lancio dei nuovi veicoli. Ho appreso i concetti base sul motion capture durante le lezioni di ergonomia del programma ISE della Oakland, mentre i corsi dedicati a PLM mi hanno fornito una preparazione specifica, molto richiesta dal settore."

Anche John Katona, che ha recentemente conseguito la laurea nell'ambito del programma ISE, ha trovato ottime opportunità di lavoro grazie alla sua esperienza accademica con PLM. "Come studente, ho utilizzato Plant Simulation per creare una simulazione al computer con lo scopo di studiare il flusso dei pazienti del pronto soccorso di un ospedale della zona", racconta Katona. “Scoprendo il mio progetto su LinkedIn, un'azienda mi ha chiamato per un colloquio e, il giorno stesso, mi ha offerto un posto nel suo gruppo di simulazione.”