Lo stabilimento Avio Aero di Cameri (NO) per la progettazione, produzione e manutenzione di componenti e sistemi per l’aeronautica è uno dei più grandi al mondo concepiti appositamente per l’Additive Manufacturing.
di Loris Cantarelli, via The Next Factory
«Per accrescere competitività e produttività è necessario sfruttare le opportunità offerte dalla digitalizzazione dell’industria – ha dichiarato Riccardo Procacci, Presidente e CEO di Avio Aero – Non farlo significa essere già fuori dai mercati dei prossimi anni senza neppure rendersene conto. Il processo di semplificazione e rinnovamento che abbiamo intrapreso costituisce una leva decisiva per il successo di tutte le iniziative a supporto dell’innovazione e, in particolare, dell’Industria 4.0 in Italia. Quello che manca – ha concluso Procacci – è la fiducia di potere correre rischi importanti. Una fiducia che va ricostruita affinché la portata di ogni azione a supporto di questa trasformazione possa essere amplificata».
Avio Aero è un business di GE Aviation che opera nella progettazione, produzione e manutenzione di componenti e sistemi per l’aeronautica civile e militare. E’ il centro d’eccellenza dell’intero Gruppo General Electric nel campo delle trasmissioni meccaniche e delle turbine di bassa pressione. In Italia ha oltre 4mila dipendenti tra la sede principale di Rivalta di Torino, dove c’è anche il più grande insediamento produttivo, e gli importanti stabilimenti di Brindisi e Pomigliano d’Arco (NA). All’estero ha uno stabilimento produttivo e un Test Center in Polonia.
Avio Aero impiega due tecnologie: l’EBM e il DMLM
LA SITUAZIONE
Le stime più aggiornate parlano ragionevolmente di una Internet of Things che vedrà 30 miliardi di macchine connesse entro il 2020 e General Electric si propone di essere tra i dieci maggiori protagonisti del mercato del software. In questi 125 anni, la multinazionale statunitense ha costruito macchine potenti, dai motori aerei alle turbine a gas fino alle apparecchiature di imaging medicale. Da tempo GE le sta connettendo al software per essere più reattiva (e predittiva) e fornire migliori prestazioni ai suoi clienti. Anche per questo a settembre 2015 è nata GE Digital, divisione in cui sono confluite tutte le sue attività software e digitali, un business da 6 miliardi di dollari e 20mila dipendenti nel 2016, con l’obiettivo di fornire gli strumenti per favorire la trasformazione digitale e lo sviluppo dell’Industrial Internet.
Attraverso le soluzioni software supportate da Predix – la piattaforma cloud di GE “sistema operativo per l’industria” su cui poggiano soluzioni sviluppate internamente e da terze parti – GE Digital punta a ottimizzare sistemi di gestione, processi d’integrazione delle catene di montaggio ed efficienza di impianti e macchinari, riducendo rischi e costi operativi per le attività industriali. Passare dalla logica di vendere un prodotto a quella di offrire un servizio si accompagna al soddisfare le esigenze dei clienti agendo, quando necessario, in maniera predittiva. Ogni giorno, GE analizza 50 milioni di informazioni da 10 milioni di sensori su asset da mille miliardi di dollari gestiti dall’azienda e a fine 2016 ha creato 100 app: l’obiettivo è realizzare almeno 500 milioni di dollari d’incremento nella produttività. Dove s’inseriscono le Divisioni di GE? Ciascuna ha un Chief Digital Officer con il compito di pianificare una strategia per i software analitici dei dati e per agevolare la trasformazione digitale nel proprio vertical. Ciascuna Divisione ha anche un Chief Information Officer, che è il cardine per la produttività del dipendente e dell’innovazione per i suoi clienti. Avio Aero, parte del Gruppo dall’agosto 2013, è in prima linea nel supportare questo cambiamento del modello di business.
Nel contesto, gioca un ruolo fondamentale l’Advanced Manufacturing e, ancor più nello specifico, l’Additive Manufacturing che vede l’azienda coinvolta in prima linea grazie allo stabilimento di Cameri, l’unico al mondo che unisce alla stampa 3D la produzione delle polveri con cui le macchine sono alimentate. Qui si producono le pale della turbina per il motore più avanzato e potente del mondo, il GE9X, destinato al nuovo velivolo Boeing 777X. L’intero processo consente di ottenere prodotti a prestazioni superiori rispetto alle tecnologie manifatturiere tradizionali: migliori proprietà del materiale, riduzione di peso e consumo. Ma ancor più, gli ingegneri di Avio Aero non sono più soggetti ai limiti tradizionali e possono pensare i componenti in un modo nuovo. Prima, quando si creava l’iniettore di combustione da componenti prodotti per fusione, occorreva lanciare la fabbricazione di 12 pezzi fusi separati e poi saldarli insieme: ora possono progettare in un unico pezzo e fabbricarlo con il processo additivo. I costi di realizzazione sono inoltre inferiori: non servono attrezzature di formatura, i tempi di sviluppo si comprimono, la resa del processo produttivo è più elevata, le giacenze a magazzino sono più basse.
Nello stabilimento di Cameri si producono le pale della turbina per il motore destinato al Boeing 777X
L’unico magazzino che c’è a Cameri è quello della polvere: tutto il know how è racchiuso nei codici software che istruiscono la macchina su come lavorare, la produzione può essere riconfigurata a ogni singolo prezzo prodotto (basta cambiare codice software e materiale). Quando si parla di additive non ci si riferisce solo alla produzione: in Puglia, Avio Aero e il Politecnico di Bari hanno dato vita nel novembre 2016 all’Apulia Development Centre for Additive Repair, un nuovo laboratorio per sviluppare procedure di riparazione per componenti di motori aeronautici attraverso tecnologie innovative basate anche su sistemi laser. L’azienda sta costruendo un nuovo tipo di know how industriale del tutto inesistente fino a 5 anni fa, mettendo a frutto tutto quanto imparato da quando si è cominciato a fondere in ferro 2500 anni fa per applicarlo a una tecnologia nuova.
I QUATTRO PILASTRI DELL’INDUSTRIA 4.0
Nel quotidiano di Avio Aero, la quarta rivoluzione industriale sta cominciando nelle Operations attraverso la Brilliant Factory (“Fabbrica Intelligente”), un luogo di produzione che può automigliorare di continuo i propri prodotti e processi con la raccolta, la trasmissione e l’analisi di dati in tempo reale: è caratterizzata quindi da un ciclo di sviluppo del prodotto più veloce e dal miglioramento dell’efficienza produttiva. Perché questa visione diventi realtà occorre favorire un ecosistema di progettisti dei prodotti, ingegneri di produzione e operatori di stabilimento in dialogo costante e che collaborino su piattaforme in grado di simulare il processo produttivo e il prodotto in forma digitale, senza maneggiare materiali o macchinari. Questo digital twin (“gemello digitale”) avrà un ruolo fondamentale per continuare a monitorare e analizzare le reali prestazioni della fabbrica e correggerle di continuo. L’ultima fase sarà l’aggiunta, in un loop di dati, del feedback dal prodotto “sul campo”.
Perché questa visione prenda forma in un percorso industriale concreto, l’azienda lavora su 4 pilastri fondamentali: il primo è la simulazione di produzione. Bisogna arrivare a progettare virtualmente un prodotto o un componente e simularne la produzione prima che raggiunga la fabbrica. Oggi ci sono strumenti che risolvono singole parti del problema, ma non essendo connessi tra loro rendono impossibile generare feedback automatici: si sta quindi lavorando per colmare i gap di simulazione e creare le connessioni.
Il secondo pilastro sono le macchine intelligenti: oggi solo una piccola porzione dei macchinari è dotata di sensori in grado di raccogliere dati di funzionamento e qualità del prodotto. E comunque non esiste una vera rete di stabilimento che ne consenta l’elaborazione per l’intero processo produttivo. Il primo obiettivo è stato quindi quello di dotare tutti i macchinari di sensori, per farli operare al punto di prestazione migliore e metterli in connessione tra loro, evitando che si arrestino senza preavviso.
Un esempio di lavorazione eseguita nello stabilimento di Cameri
Il terzo pilastro sono gli stabilimenti flessibili: ciò che più desidera un direttore di stabilimento è la capacità di cambiare le operazioni in tempo reale per massimizzare l’efficienza della produzione. Per farlo bisogna però rompere alcuni paradigmi del passato: anzitutto, l’automazione non è appannaggio della produzione in grandi volumi. L’uso di macchine e robot di movimentazione in grado di riconfigurare la loro produzione rapidamente e in automatico sulla base delle necessità di piccoli lotti si è rivelata vincente: Avio Aero ormai predilige macchine utensili polivalenti e connesse anziché altamente specializzate, così da potere ridirigere i flussi di produzione come serve. In tal senso, l’Additive Manufacturing è un ottimo esempio di flessibilità e riconfigurazione e il fiore all’occhiello dell’azienda sia a livello nazionale che internazionale.
Il quarto e ultimo pilastro sono le Supply Chain riconfigurabili: una fabbrica non vive da sola ma ha bisogno di una catena di fornitori alle spalle, ed è quanto mai necessario che mentre si trasformano le grandi aziende assolvano anche a un ruolo di capofila con i fornitori più piccoli, così che questi possano mantenere il passo in termini di flessibilità, operatività e competitività.
L’interesse di Avio Aero è duplice: accrescere la produttività interna e migliorare e incrementare il business grazie ai “prodotti intelligenti”. L’azienda sta quindi lavorando in due direzioni: per la manutenzione predittiva dei motori (mediante algoritmi dedicati di elaborazione dati su piattaforma Predix: da un demo con un motore di cui ha già i dati disponibili sta migrando l’attuale sistema sull’infrastruttura che ne sfrutta potenzialità di scalabilità e accessibilità) e con prodotti in particolare trasmissioni meccaniche dotati di sensori in grado di fornire indicazioni sulle prestazioni durante il funzionamento (mediante algoritmi dedicati all’elaborazione dati in grado di predire eventuali avarie, con significativi benefici di sicurezza e affidabilità).
Fonte: