Ottimizzare la fabbrica con la simulazione robotica
CenterLine (Windsor) Limited, azienda canadese specializzata in tecnologie e processi di automazione industriale, utilizza DELMIA Robotics sulla piattaforma 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes per ottimizzare la progettazione delle celle robotizzate di lavorazione prima che vengano installate in fabbrica. Grazie alla simulazione virtuale di prodotti, processi e attività di fabbrica, che consente di ottimizzare i movimenti dei robot, il layout dell’impianto, i flussi di materiali e l’ergonomia degli addetti, CenterLine ha abbattuto del 90% i problemi di attrezzaggio delle macchine utensili e le rilavorazioni e del 75% i tempi di programmazione in fabbrica.
di Federico Distante
Nessuna azienda vuole installare impianti in fabbrica per poi scoprire che il braccio di un robot entra in collisione con una macchina adiacente oppure non riesce a raggiungere l’oggetto che dovrebbe movimentare o, peggio ancora, rappresentare un pericolo per un operaio. Una fabbrica può costare milioni di dollari e il momento più sbagliato per correggere eventuali errori di progettazione è dopo aver costruito fisicamente gli impianti.
Specializzata nella fornitura di tecnologie di produzione avanzate, la canadese CenterLine (Windsor) Limited propone soluzioni innovative grazie alle quali le aziende manifatturiere possono ridurre i costi, massimizzare la produttività e velocizzare il time-to-market. CenterLine Limited costruisce linee automatizzate di saldatura e assemblaggio su misura e prodotti standard per saldatura perni, saldatura a resistenza (acciaio, acciaio ad alta resistenza, acciaio forgiato a caldo e alluminio), giunzione, deformazione e rivestimento di metalli. CenterLine è anche specializzata in processi di automazione avanzati e tecnologie di deformazione metalli e spruzzatura a freddo. La gamma di prodotti spazia dai materiali di consumo per la saldatura agli impianti di produzione completamente automatizzati.
“I nostri clienti apprezzano l’affidabilità e l’efficacia dei nostri impianti, ma si rivolgono a noi anche per la fornitura di soluzioni in grado di aumentare la loro competitività e garantire un’operatività continua”, afferma Marc Levesque, direttore marketing di CenterLine (Windsor) Limited. I sistemi progettati da CenterLine richiedono poca manutenzione e sono spesso progettati per poter essere ampliati quando le esigenze di produzione aumentano”.
La simulazione è uno strumento indispensabile
Dalla sua nascita nel 1957, CenterLine ha visto un cambiamento radicale nei settori di riferimento. Negli ultimi anni i suoi clienti principali (costruttori di macchine e impianti, fornitori Tier 1 e 2, integratori nei settori auto, trasporti pubblici, aerospaziale e difesa) hanno vissuto una fase di consolidamento, rinnovamento delle tecnologie, arrivo di nuovi attori e aumento della concorrenza. In questo contesto, l’azienda canadese considera la simulazione come uno strumento indispensabile per la competitività.
“Negli ultimi docici anni le aziende hanno modificato radicalmente la loro visione della simulazione,” dice Luciano Mancini, responsabile simulazione robotica di CenterLine (Windsor) Limited. “Prima simulavamo forse una o due celle di lavoro robotizzate, oppure effettuavamo le verifiche direttamente sull’impianto. Oggi simuliamo ciascun robot, ogni processo e ogni componente dei macchinari prima che arrivino in fabbrica. Possiamo progettare, costruire e fabbricare qualsiasi cosa a monte in un ambiente digitale invece di progettare e costruire gli impianti veri e propri e rischiare di avere poi brutte sorprese in fase di installazione ed essere costretti a modifiche e rifacimenti significativi”.
Tempistiche ridotte e competitività passano dalla simulazione
Per realizzare i propri obiettivi di simulazione e soddisfare le esigenze dei clienti, CenterLine ha scelto DELMIA Robotics sulla piattaforma 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes per sviluppare modelli digitali che simulano virtualmente prodotti, processi e attività di fabbrica. Grazie a DELMIA, CenterLine può visualizzare e verificare i movimenti dei robot per ottimizzare gli spazi, i flussi di materiali e la sicurezza ergonomica in fabbrica.
“DELMIA Robotics ci consente di visualizzare e concettualizzare i progetti prima di andare in produzione,” conferma Mancini. “Possiamo così risolvere eventuali problemi a monte e realizzare il prodotto nel modo giusto, al primo tentativo. Con DELMIA Robotics i nostri clienti sono assolutamente tranquilli. Costruendo tutto nel mondo virtuale, dimostriamo loro di poter realizzare i loro complessi sistemi rispettando tempistiche e budget di spesa, oltre a mostrare esattamente come miglioreranno le loro attività produttive”.
CenterLine ha già ottenuto grandi risultati utilizzando DELMIA sulle celle di lavoro robotizzate. “Da quando abbiamo adottato DELMIA Robotics per ogni cella di lavoro robotizzata, non abbiamo più dovuto spostare un solo robot in fabbrica,” afferma Mancini. “Abbiamo risparmiato molto tempo. Abbiamo abbattuto del 90% i problemi di attrezzaggio delle macchine e rilavorazioni e ridotto ben del 75% i tempi di programmazione a bordo impianto”.
Mancini aggiunge che CenterLine completa la programmazione offline (OLP) in DELMIA Robotics. Trasferendo i programmi alla fabbrica e al robot senza impegnare risorse fisiche sull’impianto, ottengono un notevole risparmio di tempo nella fase di messa in funzione. “DELMIA OLP ha ridotto drasticamente i tempi di addestramento in fabbrica,” conferma Craig Clayton, tecnico di simulazione robotica di CenterLine (Windsor) Limited. “Lo strumento è ottimo per scaricare un programma o quando dobbiamo gestire commesse reingegnerizzate e caricare percorsi robot con la certezza che le attrezzature siano esattamente nel punto indicato dalle tavole bidimensionali. Se non fornissimo un percorso, il sistema dovrebbe per esempio decidere autonomamente la sequenza delle saldature. Con DELMIA OLP possiamo intervenire facilmente e comunicare all’impianto il percorso effettivo, in modo che gli operatori non debbano preoccuparsi delle sequenze”.
CenterLine sfrutta la simulazione anche per mostrare ai clienti prima dell’acquisto come i nuovi prodotti e processi possono dare loro un vantaggio competitivo. “Abbiamo utilizzato DELMIA Robotics per presentare prodotti innovativi delle nostre divisioni di meccatronica e pistole di verniciatura,” racconta Clayton. “Se i nostri clienti vogliono visualizzare un progetto concettuale, possiamo aggiungere la cinematica e creare un video che mostri loro come sarà effettivamente la soluzione finale e come aiuterà la loro attività”.
La giusta angolazione
CenterLine è passata da DELMIA V5 alla piattaforma 3DEXPERIENCE con DELMIA Robotics, ottenendo molti vantaggi, fra cui un incremento della produttività del 15%, principalmente grazie all’interfaccia utente intuitiva. Con la GUI di DELMIA Robotics Arc Welding, CenterLine genera automaticamente percorsi utensile per la saldatura ad arco robotizzata basati sul progetto geometrico del cordone da saldare.
“Un cliente che si rivolge a noi per un progetto di saldatura ad arco solitamente ha determinati parametri per gli angoli di saldatura,” spiega Clayton. “La funzione di traiettoria dell’arco ci consente di rispettare tali parametri. Se è necessario deviare da questi valori, possiamo indicare al cliente se e quanto la deviazione è ancora conforme al suo processo”.
“Uno dei cambiamenti più importanti per noi è stato portare la simulazione più a monte” racconta Mancini. “Per una cella di saldatura ad arco, prima produciamo tutte le torce su un prodotto nudo e le diamo ai nostri progettisti in modo che tutte abbiano un’angolazione ottimale. Abbiamo accorciato il time-to-market almeno del 15-20% per la simulazione e la progettazione, oltre a ridurre le iterazioni fra la progettazione e le attrezzature da sei a due o tre”.
Dati connessi da un’unica fonte
Fra le tante funzionalità avanzate, la piattaforma 3DEXPERIENCE mette a disposizione di CenterLine un’unica “fonte della verità” che contiene molti dati CAD forniti dai clienti in diversi formati e tutto il patrimonio di dati sviluppato con versioni precedenti del software CAD.
“Tutti i dati sono centralizzati sulla piattaforma 3DEXPERIENCE. Possiamo riutilizzare oggetti standard così come progetti e processi di commesse precedenti”, spiega Mancini. “Avendo tutti i dati in un unico archivio, posso svolgere la mia mansione di capoprogetto con maggiore efficienza. Posso concentrarmi sulle attività quotidiane del reparto di simulazione invece di pensare a gestire dati e prodotti”.
“Grazie alla possibilità di integrare dati di qualsiasi famiglia di robot, CenterLine è sempre allineata con le esigenze dei clienti e può diversificare l’attività in nuovi settori”, aggiunge Clayton. “Ma, soprattutto, DELMIA è molto intuitivo nella creazione di percorsi di simulazione per gli utenti che non conoscono il linguaggio nativo di uno specifico robot”.
Uno sguardo al futuro
Avendo compreso l’importanza della simulazione per il successo della propria attività, CenterLine intende continuare a generare valore per i clienti attraverso l’innovazione orientata alla competitività.
“Uno degli obiettivi futuri nell’ambito della simulazione è il gemello digitale,” dice Mancini. “Si tratta di un’esigenza sempre più sentita, in particolare dai costruttori di macchine e impianti fino ai loro fornitori. Il concetto del Virtual Commissioning è avere a disposizione un modello completo dell’impianto, fino ai dispositivi di sicurezza, ai PLC (controllori a logica programmabile) e ai robot, con tutte le interazioni fra mondo digitale e reale. In questo modo i nostri clienti potranno valutare l’impatto sistemico di ogni modifica al progetto”.
“Le soluzioni di Dassault Systèmes sono davvero utili quando progettiamo parti di attrezzature per simulare l’assieme in un contesto virtuale e prevedere qualsiasi genere di problema che potrebbe insorgere nella fase di vendita e programmazione dei robot”, afferma Levesque. “Ci dà un aiuto veramente prezioso prima di portare le macchine in fabbrica”.