L'innovazione di Volkswagen: Eplan Engineering Center "dalla realizzazione alla configurazione".
Un lavoro all'avanguardia è fondamentale per una casa automobilistica che sostiene di costruire "l'auto" per definizione. E proprio per realizzare queste auto di successo, ogni anno il marchio Volkswagen progetta e costruisce in media 3 nuovi stabilimenti di produzione in vari paesi, ciascuno dotato di centinaia di robot. Il numero crescente di varianti di veicoli e la contemporanea riduzione della produzione per ciascuna di esse pongono nuove sfide nella pianificazione dei volumi di produzione. Ciò porta in primo piano la definizione degli standard, insieme alla questione su come modellarli. Per questo motivo, dal 2009 il marchio Volkswagen utilizza con successo l'approccio modulare nella progettazione degli impianti elettrici, in collaborazione con l'Eplan Engineering Center (EEC).
Il fulcro dell'EEC è un sistema modulare dotato di configuratore per la generazione della documentazione dei circuiti, con verifica di plausibilità basata su regole. Nell'approccio modulare vengono prese in considerazione quasi tutte le dipendenze meccatroniche. I dati provengono da un modello centrale (principio della "singola fonte di verità"). L'azienda di Wolfsburg intende convincere i propri fornitori dei vantaggi di questo metodo di lavoro innovativo, con una risonanza sempre maggiore e positiva.
"La soluzione di configurazione realizzata con l'EEC si chiama Configuratore dei sistemi elettrici Volkswagen" (Volkswagen Elektro-Anlagen Konfigurator, VEAK). Il team guidato da Steffen Strickrodt, ingegnere addetto alla progettazione dei sistemi elettrici, ha sviluppato l'ambiente di configurazione personalizzato in stretta collaborazione con Eplan. "Con il VEAK, abbiamo creato in EEC un ambiente intuitivo e semplice, sia per noi che per i nostri fornitori, perfettamente in linea con i nostri standard", spiega Strickrodt durante la nostra intervista in uno degli edifici in mattoni dell'ampio stabilimento Volkswagen di Wolfsburg, da cui si gode una vista panoramica sulle strutture portuali e sulla "città dell'auto".
Ingegneria funzionale: lavorare in parallelo anziché in sequenza
In qualità di ingegnere automobilistico, Steffen Strickrodt ama paragonare questo principio ai configuratori di veicoli che quasi tutte le case automobilistiche offrono in rete: proprio come è possibile configurare l'auto dei propri sogni tramite una serie di finestre di dialogo, il VEAK guida il progettista nella configurazione di una linea di produzione di carrozzerie nel modo più intuitivo possibile.
Nel processo sequenziale convenzionale, la progettazione meccanica inizia con il dimensionamento e la definizione del layout; successivamente questi dati vengono trasmessi alla progettazione elettrica, che a sua volta è responsabile dell'automazione della linea di produzione.
Con VEAK, questo metodo di lavoro sequenziale viene eseguito in parallelo con le rispettive informazioni interdisciplinari sottostanti, riducendo nel tempo la duplicazione dell'inserimento delle stesse informazioni. Per poterlo modellare, i componenti meccanici di una linea di produzione della carrozzeria vengono considerati in ottica meccatronica. I componenti meccanici, quali robot industriali, piattaforme girevoli o porte di sicurezza, vengono modellati in VEAK insieme alle relative informazioni di collegamento interdisciplinari, ad esempio la loro rappresentazione nello schema elettrico.
The VEAK user configures the mechanical model of the production line with the addition of information to model a circuit diagram – among other things, specification of the wiring sequence. The result is predictable due to this procedure, errors caused by “copy & paste constructions” can be avoided and it is possible to guarantee maintenance of standards. L'utente del VEAK configura il modello meccanico della linea di produzione integrando le informazioni necessarie per modellare uno schema elettrico, tra cui, in particolare, la definizione della sequenza di cablaggio. Grazie a questa procedura, il risultato è prevedibile, si evitano errori causati da "costruzioni copia e incolla" ed è possibile garantire il rispetto delle norme.
Un lavoro preliminare che ripaga
Ciò richiede una certa quantità di lavoro preliminare, che il team VEAK sta svolgendo dalla fine del 2009 in collaborazione con il reparto di pianificazione ed Eplan: la moltitudine di componenti possibili è stata organizzata gerarchicamente in elementi A, B e C; i componenti A e B devono essere disponibili nel configuratore e coprire circa il 45% delle esigenze; i componenti C sono "opzionali": la loro inclusione nel sistema modulare dipende dalla frequenza di utilizzo e dalla difficoltà di modellazione.
Le linee di produzione della carrozzeria rientrano essenzialmente nella costruzione di macchine speciali. Per questo è necessario organizzarle in moduli ottimali: la dimensione corretta dei moduli è decisiva, in modo che possano essere assemblati in un insieme funzionale.
Poiché è l'ingegnere di progetto a configurare la linea di produzione della carrozzeria, alla fine è anche responsabile del risultato. La struttura dell'ambiente VEAK consente di configurare i singoli moduli in modo mirato ma sempre chiaro, grazie a un sistema integrato a "semaforo".
Risparmio di tempo fino al 50 percento
Il lavoro preliminare svolto dal team VEAK con il configuratore ripaga: ad esempio, in questo modo la struttura di base di un gruppo di lavoro con uno schema elettrico di circa 300 pagine "può essere configurata in due ore e raggiunge un livello di maturità del 70-80 percento", spiega Steffen Strickrodt.
Il restante 20-30 percento deve essere realizzato manualmente; ciò avviene utilizzando Eplan Electric P8, come di consueto per le aziende di costruzione presso Volkswagen.
I manuali vengono forniti per consentire di ottenere un risultato nel modo più mirato possibile in questa fase di lavoro; se il progettista li seguirà, otterrà uno "schema elettrico corretto al termine del collaudo".
“Suppliers are confirming in a current survey: the VEAK is producing time savings of about 50 per cent”, reports Steffen Strickrodt. The higher quality of the automatically-generated circuit diagrams is paying off already, with respect to checking and double-checking of the circuit documentation. "Un'indagine recente lo conferma: il VEAK consente un risparmio di tempo di circa il 50 percento", riferisce Steffen Strickrodt. La maggiore qualità degli schemi elettrici generati automaticamente sta già dando i suoi frutti, per quanto riguarda la verifica e il controllo incrociato della documentazione relativa agli schemi.
Il nuovo modello di processo offre notevoli vantaggi
Con il VEAK vengono definite delle linee guida per il mantenimento delle specifiche di progettazione, il che a sua volta può ridurre la soglia di accesso ai progetti: "Le aziende riducono il tempo impiegato per adeguarsi alle specifiche degli standard Volkswagen".
L'obiettivo del VEAK è ridurre la complessità nella progettazione delle linee di produzione, ampliare il bacino di potenziali appaltatori e ottenere così una flessibilità complessiva notevolmente maggiore nella realizzazione delle linee di produzione. Ciò è in linea con la strategia del Gruppo volta alla modularizzazione e alla standardizzazione delle linee di produzione (approccio produttivo modulare).
"Chiunque conosca l'approccio modulare lo vuole"
Attualmente, il VEAK viene utilizzato nei progetti per gli stabilimenti di Puebla, Bratislava, Emden e Zwickau. Prima dell'implementazione, le aziende vengono istruite sul funzionamento dell'ambiente e sui risultati nel corso di un workshop della durata di due giorni. "Il primo giorno illustriamo le potenzialità dell'approccio modulare, la struttura dell'ambiente di lavoro e le modalità di creazione degli schemi elettrici in Eplan Electric P8; il secondo giorno, i partecipanti al workshop si cimentano direttamente con l'approccio modulare e, al termine, raccogliamo i loro feedback per ottimizzare il VEAK", spiega Steffen Strickrodt, descrivendo un tipico workshop VEAK. Il VEAK dovrà essere utilizzato dall'appaltatore su ciascuna delle linee di produzione delle nuove carrozzerie del marchio Volkswagen: "Questo ci aiuta a mantenere i nostri standard" (e a far risparmiare tempo e denaro agli utenti).
Progetti di riferimento come la nuova linea di produzione di carrozzerie a Puebla, che comprende circa 350 robot suddivisi in circa 50 gruppi di lavoro, sono fondamentali per l'affermazione di VEAK. Ogni gruppo di lavoro contiene quindi fino a 12 robot, con uno schema elettrico di massimo 300 pagine. Con 50 gruppi di lavoro, questo significa circa 15.000 pagine di schemi elettrici.
Quando si chiede agli utenti quanto sono soddisfatti e quale sia il potenziale del sistema, la loro reazione è positiva; le riserve iniziali sono state rapidamente dissipate dal team VEAK durante il workshop. Gli utenti si rendono subito conto delle possibilità e dei vantaggi che questa innovazione offre loro.
Obiettivi ambiziosi
Il team VEAK si è posto obiettivi ambiziosi: "Vorremmo diventare parte integrante della pianificazione degli impianti elettrici e, in futuro, essere presi in considerazione nella progettazione di tutte le nuove linee di produzione".
Per raggiungere questo obiettivo, sono necessarie interfacce sicure per la comunicazione con i fornitori. Quest'anno, l'approccio modulare verrà implementato sotto forma di configuratore basato sul Web, in modo che nelle versioni future le operazioni possano essere eseguite in modo uniforme su un server centrale, senza che nulla ostacoli la disponibilità a livello globale.
Inoltre, il VEAK sarà presto ampliato con l'aggiunta della disciplina Software, così sarà possibile generare automaticamente anche i programmi PLC per le linee di produzione della carrozzeria.
Fundamentally, the EEC offers the technology to automatically generate all project-specific documentation such as tenders, bills of material, 3D models, circuit diagrams or software. “We have a revolution in electrical engineering in our hands, and we want to resolutely promote it together with a strong partner such as Eplan”.In linea di principio, l'EEC offre la tecnologia per generare automaticamente tutta la documentazione specifica di progetto, come documenti di gara, distinte articoli, modelli 3D, schemi elettrici o software. "Abbiamo tra le mani una rivoluzione nel campo dell'elettrotecnica e vogliamo promuoverla con determinazione insieme a un partner solido come Eplan".
