L’ Industria 4.0 di Mercedes-Benz

L’industria automobilistica sta affrontando cambiamenti importanti. Oltre all’elettrificazione della catena cinematica, alla guida autonoma ed allo sviluppo di nuovi mercati, è soprattutto la digitalizzazione a guidare il processo di cambiamento. Questa combinazione di elementi fisici e digitali viene indicata come ‘Industria 4.0’. Il collegamento in rete dell’intera catena del valore in tempo reale non è più solo una visione per Mercedes-Benz. Per la Casa di Stoccarda, tutto ruota intorno alle persone: Clienti e dipendenti.

“Tutti i principali trend dell’industria automobilistica sono supportati dalla digitalizzazione, o supportano a loro volta quest’ultima. Il nostro obiettivo è anche quello di essere la Casa automobilistica leader e più innovativa al mondo in fatto di tecnologie digitali”, ha affermato Dieter Zetsche, Presidente del Board of Management di Daimler AG e Responsabile di Mercedes-Benz Cars.

“In Mercedes-Benz, parliamo di ‘Industria 4.0’ per descrivere la digitalizzazione dell’intera catena del valore: dalla progettazione alla vendita ed assistenza, passando per la produzione (da cui ha origine il termine)”, ha dichiarato Markus Schäfer, Membro del Divisional Board Mercedes-Benz Cars, Manufacturing and Supply Chain Management di Daimler AG. “Noi di Daimler 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. Ma non solo: riguarderanno, infatti, anche il modo in cui entriamo in contatto con i Clienti risultando inoltre evidenti nei nostri prodotti.”

Il potenziale della rivoluzione digitale è davvero enorme. Se uomo, macchina e processi industriali sono collegati in rete in modo intelligente, singoli prodotti di alta qualità possono essere realizzati in tempi più brevi, con costi di produzione competitivi. Mercedes-Benz sta contribuendo attivamente a dare forma alla rivoluzione digitale anche per garantire la massima flessibilità possibile. La domanda a livello globale di vetture, veicoli industriali e concetti di mobilità è in crescita. Allo stesso tempo, le esigenze dei Clienti di tutto il mondo risultano sempre più diversificate. Se negli anni Settanta Mercedes-Benz riuscì a soddisfare le esigenze della clientela con appena tre modelli di vetture base, oggi il numero è decuplicato. Nello stabilimento di Sindelfingen, per esempio, è estremamente raro che due esemplari di Classe S identici lascino le linee di produzione. Anche la gamma di sistemi di trazione a disposizione continua a crescere. Oltre che sui motori benzina e diesel, la scelta ricade ora infatti sempre più spesso su sistemi ibridi e completamente elettrici.

Senza dimenticare che i cicli di innovazione diventano sempre più brevi. 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 individuali dei Clienti.

Da semplice Casa automobilistica a fornitore in rete di servizi di mobilità

Con oltre un milione di utenti, il servizio di mobilità car2go è la soluzione di car sharing più importante al mondo. La App moovel mostra agli utenti come sia possibile combinare molti mezzi diversi per andare dal punto A al punto B con la massima efficienza, indipendentemente dal fatto che si scelga di usare car2go, il ride sharing, un taxi o il trasporto pubblico. Mercedes-Benz ha riunito tutti questi servizi in un unico marchio chiamato Mercedes me, grazie al quale la Stella è raggiungibile in ogni momento. La gamma di servizi offerti spazia dalla prenotazione di un intervento di manutenzione al collegamento in rete individuale con la vettura del Cliente, passando per servizi finanziari su misura. I Clienti possono anche optare per pacchetti che non riguardano esclusivamente la vettura, ma che abbracciano anche la sfera del lifestyle e dell’entertainment.

La nuova Classe E – Sviluppo e produzione intelligenti

‘Nativi digitali’ è il termine utilizzato per indicare chi è nato e cresciuto nel mondo digitale. Anche la futura Classe E (serie 213) è quindi una ‘nativa digitale’. La digitalizzazione contraddistingue infatti l’intera serie a 360°, dallo sviluppo alla vendita. Forte di diverse soluzioni digitali quali il collegamento in rete dei sistemi di sicurezza ed assistenza alla guida, Classe E risulta quindi la berlina più intelligente del segmento. Numerose innovazioni rendono possibile la guida semiautonoma su autostrade e strade statali e provinciali, oltre a consentire l’ingresso e l’uscita da parcheggi stretti utilizzando il comando remoto tramite un’apposita App per smartphone. La comunicazione Car-to-X segnala anticipatamente la presenza di pericoli lungo la strada, mentre una sofisticata tecnologia radio trasforma lo smartphone in una chiave per la vettura. Quando inizierà la produzione della futura Classe E, una serie di elementi della smart factory sarà già in uso. Tra questi si ricordano, per esempio:

• Realtà aumentata: qui lo stato effettivo si sovrappone visivamente alle specifiche di progettazione su un monitor ed eventuali scostamenti risultano, in questo modo, 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 dati 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 del prodotto 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, 2400 robot e 42 tecnologie diverse (saldatura a punti, bonding, saldatura laser, giunzione meccanica) per la serie 213 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.

Smart factory – La catena del valore completamente collegata in rete

La smart factory è il fulcro della digitalizzazione dell’intera azienda.
Nella smart factory, prodotti, macchine e tutto l’ambiente sono collegati in rete tra loro e ad Internet. Grazie all’integrazione del mondo reale in uno digitale e funzionale, è possibile la creazione di un cosiddetto ‘gemello digitale’, che consente la rappresentazione in tempo reale di processi, sistemi e tutte le stazioni di produzione. “Grazie alla digitalizzazione, i nostri prodotti risultano più personalizzati a fronte di una produzione più efficiente e flessibile. La sfida è rappresentata dalla pianificazione a lungo termine, continuando al contempo a rispondere alle esigenze dei Clienti ed alle fluttuazioni del mercato in tempi rapidi”, spiega Markus Schäfer, Membro del Divisional Board Mercedes-Benz Cars, Manufacturing and Supply Chain Management di Daimler AG.

Con la smart factory, Mercedes-Benz persegue i cinque obiettivi principali elencati di seguito:

• Maggiore flessibilità: grazie alla smart factory, la produzione reagisce in tempi ancora più brevi alle fluttuazioni del mercato mondiale ed alle richieste sempre più specifiche ed in costante evoluzione della clientela. La produzione digitale semplifica inoltre la realizzazione di prodotti il cui livello di complessità è in costante aumento.
• Maggiore efficienza: un impiego efficiente delle risorse (quali energia, strutture e materiali in stock) è fondamentale per la competitività. Un processo di produzione interamente digitale consente un costante monitoraggio delle giacenze. I componenti possono così essere identificati sempre ed ovunque e gli impianti di produzione controllati in remoto.
• Maggiore rapidità produttiva: processi di produzione flessibili, modifica più semplice degli impianti di produzione esistenti ed installazione di nuovi centri sono garanzia di maggiore semplicità ed efficienza. Questo, a sua volta, si traduce in cicli di innovazione più brevi. Le innovazioni possono così essere trasferite alle serie di modelli più velocemente (time-to-market).
• Maggiore piacevolezza dell’ambiente di lavoro: l’interazione attiva tra uomo e macchina (utilizzando anche le nuove interfacce operative) porterà a mutamenti dell’ambiente di lavoro a diversi livelli, per esempio sui fronti formazione ed ergonomia. Tutto ciò tiene conto dei cambiamenti demografici aprendo a nuove prospettive al momento di creare nuovi modelli di lavoro e lifestyle.
• Logistica intelligente: dalla configurazione della vettura all’ordinazione da parte del Cliente, passando per la definizione e l’approvvigionamento dei componenti necessari, produzione e consegna. In termini visionari, si può dunque affermare che “una volta ordinata, la vettura ricerca in autonomia il suo centro e la sua macchina di produzione.”

Mercedes-Benz è già oggi in grado di simulare in formato digitale il processo di produzione (dall’impianto di pressatura all’assemblaggio finale), gestendo così perfettamente la complessità delle moderne automobili e della loro realizzazione. Per il solo assemblaggio, circa 4000 singoli processi sono così controllati per valutare la fattibilità tecnica molto prima dell’inizio della produzione di serie. L’approccio della smart factory verrà gradualmente applicato alla rete di produzione globale di Mercedes-Benz. Le prime due fasi di questo processo sono già state definite con precisione e sostanzialmente attuate:

• Mercedes-Benz vanta oggi standard globali relativi a soluzioni di automazione, componentistica, architettura dei sistemi, norme e tecnologie di controllo.
• Indipendentemente dal settore di investimento, vengono utilizzati moduli tecnologici standardizzati per i processi robotizzati e di produzione.

Le fasi successive che porteranno alla produzione del futuro sono rappresentate da moduli di equipaggiamento applicabili a livello globale e specifici per i moduli produttivi e da strategie di lavorazione standardizzate. Prima della fine del decennio, questa idea specifica di smart factory si tradurrà in realtà sotto forma di stabilimento modello votato all’implementazione dei metodi e processi precedentemente descritti.

Numerosi processi che fino a poco tempo fa ricordavano da vicino la 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) ed 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 (come quello di Kecskemét, per esempio) grazie ad una rete a livello mondiale potendo persino riprogrammare i robot in funzione in questi ultimi centri.

La base scientifica del processo che porterà alla creazione dalla fabbrica virtuale è rappresentata dal progetto ARENA 2036 (Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles).
Si tratta di 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 ed industriale. Il progetto proseguirà fino al 2036, anno in cui si festeggerà il 150° anniversario dell’automobile.

La TecFactory – Dall’idea alla produzione di serie, passando per la fase di test

Daimler è leader nell’ideazione di tecnologie di produzione innovative. L’azienda è stata, per esempio, la prima Casa automobilistica a riconoscere le potenzialità del robot leggero e sensibile, testandolo poi con successo nella produzione di serie. Mercedes-Benz testa queste nuove soluzioni ed idee di produzione nella TecFactory. Partendo da un’idea, numerose applicazioni sono già state tradotte in realtà tramite test venendo poi mutuate dalla produzione di serie. Tra queste, soluzioni innovative a livello di logistica, dove trovano impiego sistemi di trasporto senza conducente (AGV). Un’area particolare della TecFactory è rappresentata dalla test factory. “Si tratta del centro in cui vengono testati i processi di produzione del futuro”, ha dichiarato Andreas Friedrich, Responsabile della Technology Factory, Mercedes-Benz Cars di Daimler AG. “In una situazione ideale, le applicazioni passano direttamente da qui alla produzione di serie, lasciando quindi spazio alla sperimentazione di nuove idee.” Le grandi linee di produzione ricordano da vicino la riunione di inventori, dove ingegneri e tecnici lavorano senza sosta nelle varie stazioni ed azionano robot di piccole e medie dimensioni che prendono e spostano componenti o installano, per esempio, anelli di rinforzo sulla scocca o alette parasole.

Nella test factory è subito evidente l’assenza di recinzioni protettive, in modo che tutte le stazioni di lavorazione siano liberamente accessibili. “Usando termini specialistici, si parla di produzione senza recinzioni protettive e cooperazione uomo/robot (MRC)”, aggiunge Friedrich. “Questa nuova forma cooperativa di lavoro senza recinzioni protettive è possibile perché l’ultima generazione di robot è di tipo sensibile.” Questi robot intelligenti si avvalgono di sensori per registrare l’ambiente circostante, individuando eventuali resistenze. Sono in grado di arrestare per esempio la loro sequenza di movimenti se rilevano una persona nel relativo spazio di azione. Possono poi riconoscere una collisione con un altro componente, mettendo in pausa i loro movimenti. Talvolta il contatto diretto tra uomo e macchina è addirittura espressamente richiesto. Si pensi, per esempio, al fatto che alcuni robot leggeri necessitano di una leggera spinta per avviarsi. In altri casi, l’intervento deve essere più deciso. In questo caso, il dipendente muove il braccio articolato fino al punto di avvio del compito richiesto ed il robot inizia il suo lavoro. Nella cosiddetta Robot Farming, un operatore si occupa di diversi robot.

Il contesto lavorativo del futuro – Focus su persone ed umanizzazione

A fronte della trasformazione digitale in atto lungo l’intera catena del valore, mondo del lavoro e processi produttivi stanno cambiano completamente in breve tempo. Al giorno d’oggi, la fase di assemblaggio è di norma affidata ad operai o robot, posizionati per motivi di sicurezza dietro recinzioni protettive. L’impiego di questi ultimi in altre aree produttive può avvenire solo a fronte di un notevole dispendio di tempo ed energie. In Mercedes-Benz, l’obiettivo è quello di realizzare una reale cooperazione tra robot ed uomo (MRC), sotto il controllo di quest’ultimo. La cooperazione diretta tra uomo e robot evidenzia come la superiorità cognitiva del primo si combini idealmente con la potenza, la resistenza e l’affidabilità dei secondi. Così si raggiungono con maggiore facilità vari obiettivi, come qualità superiore, maggiore produttività, sperimentazione di nuove possibilità di lavoro ergonomico ed adatto all’età dei dipendenti. La MRC non è volta a portare alla massima meccanizzazione o completa automazione delle attività.

Markus Schäfer ha affermato: “Tutti questi cambiamenti ruotano sempre intorno alle persone, siano essi Clienti o dipendenti. Le esperienze, la creatività e la flessibilità umane continueranno ad essere indispensabili in molte aree della produzione automobilistica. Lo stabilimento del futuro continuerà senza dubbio a prevedere la presenza delle persone.”

Michael Brecht, Presidente del General Works Council, aggiunge: “Il futuro ci riserva cambiamenti tecnici. Per forgiarlo nel modo giusto, necessitiamo di una nuova politica di umanizzazione. Decisivo in questo senso è il modo in cui viene impostato il rapporto tra autonomia e controllo nell’interazione uomo-macchina. Due le possibilità: le persone dicono alle macchine cosa fare oppure alle persone viene detto cosa fare dalle macchine. La chiave di tutto è la consapevolezza di poter formare in modo ottimale le persone tramite misure di qualificazione ad hoc”.

La storia fino ad oggi – Dall’Industria 1.0 alla 3.0

L’espressione ‘Industria 4.0’ descrive la completa digitalizzazione di tutti i processi. Industria 4.0 è la fase successiva della rivoluzione industriale. Ecco una panoramica delle fasi della rivoluzione industriale finora:

• Industria 1.0: la prima rivoluzione industriale prende avvio in Europa nella seconda metà del XVIII secolo e segna l’inizio della transizione da un’economia di tipo agricolo alla divisione del lavoro ed alla produzione di massa.
• Industria 2.0/elettrificazione: la seconda rivoluzione industriale a livello internazionale data 1860. L’energia elettrica consentiva un’ulteriore razionalizzazione dei processi produttivi, con una divisione del lavoro ancora più spinta.
• Industria 3.0/automazione: la terza rivoluzione industriale ha avuto inizio tra gli anni Sessanta e Settanta del XX secolo. Informatica e tecnologia microelettronica hanno portato una ventata di nuovi cambiamenti.

Il Top Management di Daimler e l’Industria 4.0

“Leader anche nell’era digitale”

“Tutti i principali trend dell’industria automobilistica sono supportati dalla digitalizzazione, o supportano a loro volta quest’ultima. Il nostro obiettivo è anche quello di essere la Casa automobilistica leader e più innovativa al mondo in fatto di tecnologie digitali”.
Dieter Zetsche, Presidente del Board of Management of Daimler AG e Responsabile di Mercedes-Benz Cars

“In Mercedes-Benz, parliamo di ‘Industria 4.0’ per descrivere la digitalizzazione dell’intera catena del valore: dalla progettazione/sviluppo alla vendita ed assistenza, passando per la produzione (dove ha origine il termine)”.
Markus Schäfer, Membro del Divisional Board Mercedes-Benz Cars, Manufacturing and Supply Chain Management di Daimler AG

“Uno dei principali compiti base del management nell’industria automobilistica di oggi e del futuro è quello di mantenere il controllo su varietà e complessità. Una delle chiavi di volta in questo senso è rappresentata dalla digitalizzazione dell’intera catena del valore. Essa ci consente infatti un trasferimento più rapido nella produzione di serie delle innovazioni a livello di Research and Development”.
Thomas Weber, Membro del Board of Management di Daimler AG, Group Research & Mercedes-Benz Cars Development

“Siamo leader del settore automotive anche nell’era digitale e poniamo le basi per un’organizzazione collegata in rete agile ed efficiente. Ciò consente ai nostri dipendenti di lavorare in un ambiente e con strumenti caratterizzati da superiore ergonomia ed efficienza”.
Wilfried Porth, Membro del Board of Management of Daimler AG,
Responsabile Human Resources di Labour Relations, IT & Mercedes-Benz Vans