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Tecnologie

Innovare, ridurre costi e migliorare i prodotti: il ruolo strategico della simulazione

Simulazione BMW

Secondo la ricerca di una prestigiosa università americana la crescita aziendale attraverso l’innovazione, che tanto è decantata da imprenditori, politici e teorici, viene poi nei fatti scoraggiata da diversi fattori. Il primo di tutti è il rischio implicito nel fare innovazione: percorrere una strada nuova significa affrontare l’incertezza. Incertezza nei risultati, nei costi. Incertezza nelle decisioni, negli investimenti.

In tempi di crisi, pochi possono permettersi errori e sprechi. A ciò si aggiungono nuovi diktat a cui non possiamo non sottostare se vogliamo mantenere la nostra competitività come la riduzione dei tempi di sviluppo e dei budget disponibili, e tendenze fortemente limitanti come i cambiamenti veloci e continui delle condizioni di mercato che portano a focalizzare gli obiettivi aziendali e del management sul breve termine. La somma di questi fattori è evidentemente sfavorevole all’innovazione e crea un contesto competitivo molto complesso, che viene spesso affrontato con strumenti pensati per situazioni molto più stabili e prevedibili.

Nella gestione della complessità, la tecnologia gioca un ruolo importante, tanto da non essere più considerata un dominio dei soli tecnici ma una risorsa strategica di cui si deve occupare il management aziendale. Nel ciclo di sviluppo di nuovi prodotti, uno dei processi fondamentali per la crescita aziendale, è la simulazione numerica a giocare un ruolo sempre più fondamentale perché consente di superare molti dei limiti che oggi frenano le aziende nello sviluppo di prodotti innovativi, tanto che è stato coniato il termine “simulation driven product development”.

La stessa Aberdeen Group, una delle principali società mondiali che si occupano di indagare su come le nuove tecnologie sono applicate nelle aziende, individua una tendenza importante e dichiara che nel prossimo decennio la simulazione diventerà “pervasiva”: chi non la implementa nei suoi processi di sviluppo è destinato a perdere un importante elemento di competitività. Perché? Oggi la sfida per gli imprenditori e i dirigenti è avere un prodotto innovativo, di quelli che affascinano il mercato, sviluppato in poco tempo e con investimenti ridotti.

Inoltre è necessaria una ottimizzazione molto più spinta rispetto al passato. Non possiamo fermarci alla prima soluzione che rientra nelle specifiche tecniche ma dobbiamo davvero trovare l’optimus: questo per garantire ad esempio un consumo energetico che faccia rientrare il prodotto tra quelli “green” per ragioni di marketing o per soddisfare le nuove normative, senza avere impatti sul prezzo di vendita o sulle prestazioni. Tutti vorremmo un’automobile a basso impatto ambientale, ma se costa il 20% in più e ci garantisce solo 150 Km di autonomia a 90 Km/h l’interesse decade presto.

Tagliare i costi della sperimentazione poi è una strada troppo pericolosa. Ci sono molti esempi di cosa può succedere e di quali sono i costi di tali operazioni: sostituzione o riparazione in garanzia, rifacimento di attrezzature, riprogettazione di componenti… ma soprattutto perdita di immagine e di fiducia verso la nostra azienda in un momento in cui la competizione globale è così alta che per il cliente diventa facilissimo ed immediato trovare un sostituto.

Pensate alla perdita di immagine di Toyota, considerata l’auto più affidabile del mondo, quando ha dovuto richiamare milioni di vetture. Pensate ad Apple che a causa di un difetto dell’antenna nell’iphone 4 ha perso il 20% di mercato. Pensate all’enorme lavoro fatto dalla BP per darsi un’immagine di azienda attenta all’ecologia, distrutta dal disastro della piattaforma nel golfo del Messico. Ed oltre ad una immagine aziendale compromessa, ci si trova a dover pagare danni e sanzioni che in diversi casi arrivano a cifre di milioni di euro.

Storicamente, gli ingegneri hanno gestito il rischio attraverso la loro esperienza. Ma cosa fare quando i sistemi diventano sempre più complessi? Quando si affronta l’ignoto e non si ha il tempo per apprendere? In un sistema costituito da migliaia di componenti, ne basta quasi sempre uno solo non efficiente a causare un disastro. Ricordate l’Apollo 13? Una missione della NASA del costo di centinaia di milioni di dollari che è fallita a causa di un componente da pochi centesimi.

E quando parliamo del prodotto delle nostre aziende, si tratti di un’automobile di lusso, un aereo, una macchina per il caffè o un lettore mp3 economico, stiamo parlando del nostro futuro e di quello dei nostri dipendenti, della promessa che la nostra azienda sta facendo al suo mercato. Non possiamo rischiare. Abbiamo allora bisogno di un metodo che abbassi i rischi che inevitabilmente si corrono nell’affrontare il nuovo in presenza di forti costrizioni economiche e temporali, che garantiscano di generare un prodotto affidabile e che questo sia ottimizzato per rispondere alle esigenze di bassi consumi e basso impatto ambientale. Ecco perché parliamo di uso strategico della simulazione: è uno degli strumenti principali per raggiungere questi obiettivi, prendendo decisioni informate ad ogni passo dello sviluppo di prodotto. Facendo affidamento sulla simulazione multifi sica, si apre la possibilità di trattare l’incertezza in un modo sistematico permettendo di comprendere e quantificare i rischi, riducendoli al minimo attraverso la comprensione profonda dei fenomeni che si sviluppano intorno al nostro prodotto.

Simulando, si crea in azienda una base di esperienza per poter infine applicare la propria conoscenza senza paura di sbagliare. Per un esempio pratico, prendiamo un oggetto di uso comune come un ventilatore. La sua forma e il concetto su cui è sviluppato sono rimasti pressoché inalterati negli ultimi 100 anni. Poi arriva il Dyson Air Multiplier, un ventilatore senza pale. Il suo sviluppo è stato una sfida proprio perché non esisteva esperienza alcuna nel mondo. L’idea prevedeva di risucchiare l’aria dalla base dell’apparecchio e accelerarla tramite un anello i cui profi  aerodinamici ne incanalano anche la direzione, diffondendo il flusso nell’ambiente senza creare turbolenza.

Storicamente Dyson si è sempre basata sulla creazione di prototipi fisici per lo sviluppo di nuovi progetti, ma questa volta l’investimento necessario per valutare tutte le idee e le teorie di ingegneri e designer, in termini sia di denaro che di tempo, non lo avrebbe permesso. Dovendo testare molte idee diverse su come dovesse essere disegnato il modulo circolare, che è il cuore del progetto, non era possibile usare la prototipazione fisica poiché la valutazione di ciascuna delle configurazioni sarebbe costata, solo in termini di tempo, due settimane. Dyson aveva già affrontato simili sfide in passato, alcune proprio nella gestione di flussi d’aria, e quindi ha deciso di utilizzare le potenzialità della simulazione numerica per effettuare le analisi senza la necessità di un prototipo fisico. La velocità e la precisione del software ha consentito di simulare circa 200 diverse configurazioni diverse, ovvero 10 volte il numero che sarebbe stato possibile tramite la sola prototipazione fisica che è stata impiegata solo alla fine per confermare i risultati sperimentali. Questo ha permesso agli ingegneri di acquisire velocemente una comprensione di come le modifiche del progetto influivano sul flusso dell’aria e quindi creare know how in azienda, con il risultato di poter prendere, step dopo step, decisioni basate su dati certi e non solo su supposizioni.

Una volta arrivati ad una soluzione “buona”, forse quella che in molti avrebbero già validato per la produzione, l’impiego dello stesso software ha consentito una ulteriore ottimizzazione di dettaglio molto rapida. Alla luce delle esperienze fatte nella prima parte dello sviluppo di prodotto e utilizzando l’ottimizzatore del software, Dyson si è dedicata al fine tuning dandosi come obiettivo primario quello di aumentare il rapporto di amplificazione per spostare la massima quantità di aria possibile per una determinata dimensione e consumo di energia. Il lavoro è stato svolto in un solo giorno e i risultati della simulazione sono stati generati durante la notte. Le migliorie introdotte hanno consentito di innalzare il rapporto di amplificazione di 15 a 1, rendendo il ventilatore notevolmente più efficiente di uno tradizionale con le stesse dimensioni.

Questo significa che il Dyson Fan consuma meno dei concorrenti (quindi è più “ecologico”, un altro aspetto oggi importante per vendere il prodotto) e contemporaneamente è più efficiente. Il Dyson Air Multiplier fan è stato un clamoroso successo nel mercato, anche grazie all’ottimizzazione di progetto resa possibile dalla simulazione.

Questo caso, nella sua semplicità, è emblematico. Cosa può succedere allora se si studia un prodotto più complesso? La turbina di una centrale che produce 1000 MW e che ha una efficienza media del 50%, per esempio, può venire ottimizzata per ottenere un 1% in più di efficienza il che equivale a ricavare energia per illuminare una piccola città.

Una scuderia giovane come la Red Bull può ottimizzare un auto per diventare campione del mondo; Un produttore di elicotteri può rendere il suo prodotto più adatto ad un ambiente ostile come il deserto, in cui la sabbia minaccia le strutture in movimento; Gli architetti possono studiare il flusso dell’aria per climatizzare naturalmente un edifi cio o valutare la propagazione del fumo in caso di incendio. Le applicazioni sono infi nite, in ogni settore. D’altronde si tratta di simulare le leggi fisiche che governano il nostro mondo, e che quindi accompagnano qualsiasi prodotto durante il suo ciclo di vita e, grazie a questa pratica, costruire prodotti più robusti, sicuri ed efficienti realizzando le promesse che la nostra azienda ha fatto al mercato.

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