Nel mercato esistente, il problema della scelta del CAD (3D in particolare) è un problema concreto per chi ancora utilizza programmi di disegno 2D senza alcuna funzionalità aggiuntiva o per chi deve compiere una scelta su quale pacchetto aggiuntivo faccia davvero al caso proprio. Nonostante i vari siti di produttori CAD elenchino tutti i prodotti in maniera più che dettagliata, non esiste un vero e proprio strumento di selezione che possa anche solo indirizzare l’utente verso la scelta più giusta
di Filippo Bruni, Andrea Rossi, Michele Lanzetta
Il problema della scelta
Riguardo al problema della scelta di un sistema CAD sono stati scritti molti articoli e tutti propongono diversi metodi di selezione o analisi dei vantaggi e degli svantaggi nell’utilizzo di un sistema CAD per la progettazione.
In [] vengono considerati alcuni punti importanti per integrare al meglio i sistemi CAD all’interno della fabbrica.
Uno dei metodi per selezionare è quello del benchmarking [], che consente di confrontare i diversi sistemi a parità di prodotto. L’attività di benchmarking permette di evidenziare le prestazioni di un dato sistema o singolo pacchetto CAD per una particolare funzione (come ad esempio il rendering, la progettazione parametrica ecc.).
Il benchmarking può essere affrontato dalla singola azienda che intende testare sulle proprie esigenze le diverse soluzioni sul mercato, le quali ovviamente evolvono con l’uscita delle nuove versioni. Gruppi di aziende per settori possono creare appositi benchmark per valutare i vari sistemi disponibili sul mercato e fornire una risposta aggiornata alle varie aziende rappresentate evitando l’onerosa attività di benchmarking a tutte le singole aziende.
La maggior parte di questi articoli che affrontano questo problema, risalgono ad anni precedenti il 2000, nel periodo di massima diffusione per i software CAD ed era presente una particolare attenzione al fenomeno da parte della ricerca.
Si elencheranno di seguito le principali problematiche ed esigenze di progettazione e le caratteristiche presenti nei CAD moderni che rispondono a tali problematiche cercando di spiegare termini e funzioni per poter dare una visione generale dei software CAD e delle loro funzionalità in modo da guidare una prima scelta in base alle proprie esigenze.
Impatto di un sistema CAD
I principali benefici derivanti dall’adozione di un sistema CAD nelle sue diverse possibili configurazioni sono riassumibili nei seguenti.
Time to market: il Time to Market (TTM) è la misura del tempo che occorre, per un qualsiasi tipo di prodotto, dall’idea fino a quando è disponibile sul mercato. Questo fattore è evidentemente importante, in quanto è un indice della competitività di un’azienda ad immettere il proprio prodotto nel mercato.
Riduzione costi: quest’esigenza è strettamente legata al TTM, in quanto la riduzione dei costi è legata ad una minor perdita di tempo durante la progettazione per via di errori o imprevisti o per la comunicazione di dati tra aziende cooperanti. Per progetti pluriennali il TTM impatta anche costo del denaro.
Know-how: rappresenta la conoscenza pratica di determinate procedure per la realizzazione di un prodotto. Questo tipo di conoscenza rimane sempre dentro l’azienda e l’utilizzo di un software può rendere questo passaggio di conoscenza più veloce internamente (es. archivio di soluzioni all’interno dell’azienda tratte da progetti passati).
Collaborazione Web, comunicazione, scambio dati: la comunicazione di dati tra aziende in modo sicuro e veloce è una priorità al giorno d’oggi. Una comunicazione tempestiva dei dati può ridurre enormemente i tempi di progettazione.
Sostenibilità ambientale del prodotto: permette di avere un idea generale del prodotto finito e realizzato all’interno del suo ambiente finale. Questo garantisce una possibilità di intervento nel progetto durante le fasi iniziali di design e un’idea dell’oggetto realizzato che risulta utile sotto l’aspetto del marketing.
Simulazione del processo produttivo e del prodotto: la realizzazione di celle di produzione permette di organizzare il processo in modo intelligente evitando sprechi di spazio e tempo. La simulazione del processo aiuta anche il marketing permettendo una visione della cella completa e funzionante, del prodotto finito, a volte usato in video foto realistici per spot pubblicitari prima della realizzazione fisica.
I programmi Open Source possono essere delle buone alternative rispetto alle loro controparti a pagamento. Tra le caratteristiche principali si segnalano alcuni pacchetti completamente gratuiti e quindi immediatamente disponibili per essere testati senza limiti di tempo e acquisire dimestichezza. La loro natura Open Source permette a chiunque di poterne modificare il codice, garantendo anche una discreta personalizzazione del software in mano di programmatori esperti o semplicemente usufruire delle aggiunte di altri che riteniamo soddisfino le nostre esigenze. Nonostante i loro indiscussi vantaggi, soprattutto sul piano economico, non mancano degli svantaggi, come la completa mancanza di un supporto tecnico cui fare riferimento in caso di problemi, o la limitata capacita di funzioni disponibili e in alcuni casi non in grado di svolgere richieste troppo complesse.
In [] sono stati trattati gli effetti dell’introduzione del CAD sulle diverse figure aziendali, le ricadute sull’ambiente di lavoro e gli svantaggi, principalmente la limitazione delle creatività dei progettisti.
Funzionalità dei sistemi CAD
Lo sviluppo dei software CAD e dei relativi pacchetti è stato in qualche modo indirizzato dalle esigenze aziendali per venire incontro ai progettisti. Le soluzioni proposte attualmente sul mercato sono riassumibili nelle seguenti.
Design (2D, 3D): Caratteristica base della maggior parte dei CAD è la possibilità di visualizzare il prodotto in un ambiente 3D. Questo permette di avere un’idea immediata di come verrà realizzato l’oggetto e fornisce una visione globale dell’oggetto; non possibile in sistemi solo 2D, per il disegno tradizionale. Nonostante l’ambiente 3D abbia maggiori potenzialità e flessibilità nella progettazione, ci sono ancora casi in cui è necessario l’utilizzo di un ambiente 2D (ad esempio nel settore civile).
FEA – Finite Element Analysis (es. analisi strutturale, termica, dinamica, cinematica, aero/fluidodinamica ecc.): molto spesso si rende necessaria un’immediata verifica ingegneristica dell’oggetto in progettazione (virtualmente), anche senza ricorrere a modelli reali. L’analisi ad elementi finiti è lo strumento più usato per la verifica di componenti o assiemi. Questa analisi permette di quantificare sollecitazioni e deformazioni a cui verrà sottoposta la parte in questione. Questo potente strumento di analisi ha migliorato gli standard di progettazione in molti processi industriali e ha diminuito di molto i tempi che portano un prodotto dalla sua concezione fino alla linea di produzione.
Rendering: permette di avere una visione dell’oggetto finito e il suo impiego è anche commerciale, in quanto fornisce ai progettisti e soprattutto ai clienti un’immagine finita del prodotto che intendono acquistare.
PLM (product life management): il PLM è il processo di gestione dell’intero ciclo di vita del prodotto dagli stadi iniziali di design fino allo smaltimento finale del prodotto o recupero di parti e materiali.
Gestione approvvigionamenti: nello sviluppo prodotto è necessario conoscere quando saranno effettivamente disponibili materie prime da lavorare e parti da assemblare da parte dei fornitori. Esistono pacchetti che permettono di conoscere la presenza in magazzino dei materiali e dei prodotti finiti, per permettere all’azienda di reagire per tempo a carenze di materiali per la produzione.
CAPP (computer aided process planning): il CAPP aiuta il progettista nella pianificazione del processo e collega il processo di design con il processo di produzione.
CAAP (computer aided assembly planning): opera similarmente al CAPP; in letteratura si utilizza un acronimo specifico per la pianificazione dell’assemblaggio di un prodotto.
CAM: rappresenta quella categoria di software che permette la simulazione delle operazioni di lavorazione di un pezzo alle macchine utensili, e il controllo dei macchinari tramite programmi a controllo numerico che trasmettono le operazioni da compiere alle varie macchine e robot.
Simulazione: la simulazione, che sia di un impianto o soltanto di un macchinario, permette di vedere eventuali errori di progettazione e corregerli prima di passare alla produzione.
Training: esistono software specifici che permettono di simulare l’assemblaggio di un macchinario e spiegare all’operatore come proseguire nel montaggio, fornendo così un aiuto concreto nell’addestramento del personale. In figura 2 e figura 3 si riportano anche i grafici relativi alle quote di mercato per i sistemi CAD e CAM. Si nota la prevalenza di Autodesk e Dassault.
Conclusioni
In generale il mercato attuale dei software CAD offre molte soluzioni e cerca di venire sempre più incontro alle aziende proponendo continuamente pacchetti aggiuntivi da integrare ai propri software di base e gestionali, o addirittura proponendo software completamente nuovi. E’ stata infine fornita una panoramica generale del mercato CAD odierno. In [] viene descritto uno strumento interattivo per la scelta di un sistema e ne viene descritta l’applicazione ad un caso di studio.
Ringraziamenti
Progetto didattico dell’ing. Filippo Bruni, corso di Automazione dei Processi Produttivi, Ingegneria dell’Automazione 2010-11, Università di Pisa.
