Sono sempre più numerosi i prodotti intelligenti e connessi che stanno lentamente sostituendo quelli costituiti solo da parti elettriche e meccaniche con dispositivi che combinano hardware, sensori, microprocessori di archiviazione dati, software e vari gradi di connettività. L’Internet delle cose (IoT) è entrato di prepotenza nel mondo della manifattura e, a monte, della progettazione. E i progettisti sono in prima linea in questa trasformazione, che vedrà venti miliardi di dispositivi connessi in tutto il mondo entro la fine del 2020.
Ricavare il massimo dei benefici
Progettare bene in ottica IoT è fondamentale per consentire di ricavare il massimo dei benefici dai dispositivi sviluppati. I vantaggi sono numerosi. In primo luogo, i dati relativi all’utilizzo continuo di un prodotto consentono di capire come venga usato dal cliente finale, in modo da migliorare la versione successiva. Inoltre, con l’avvento dei prodotti intelligenti e connessi e dei dati reali che mettono a disposizione, i progettisti e i responsabili di prodotto possono eseguire una gestione del ciclo di vita dei dispositivi end-to-end. In pratica, per i prodotti intelligenti e connessi è necessaria la “progettazione in funzione della connettività”. Questa nuova disciplina di progettazione riconosce la natura univoca del prodotto, espande il numero e il tipo delle parti interessate e può iniziare con un approccio System Engineering. In particolare, con il System Engineering basato su modelli (MBSE), è disponibile una piattaforma che può essere riutilizzata e che inizia con l’architettura dei sistemi. Tutte le parti interessate possono usare un framework standard che consente loro di organizzare meglio la strategia da adottare per ottenere vantaggi concreti dai prodotti intelligenti e connessi.
Cambiare il modo di progettare
In questo scenario, che secondo una recente ricerca di McKinsey avrà un impatto pari a 6,2 trilioni di euro sull’economia globale entro il 2025, appare evidente come debba anche cambiare il modo in cui si progettano e sviluppano le cose. PTC è da sempre in prima linea nell’assecondare i percorsi di innovazione dei progettisti con tutto il suo ventaglio di applicazioni, tra le quali spiccano Creo 5.0 e ThingWorx. Di seguito potrete leggere alcune pillole che contengono informazioni utili per i progettisti che si avvicinano allo sviluppo di prodotto in ottica IoT, ma nel frattempo potete scaricare gratuitamente facendo clic sul pulsante sottostante (in versione di prova valida per trenta giorni), uno degli strumenti più potenti e flessibili per la progettazione CAD IoT: Creo 5.0.
Pillole di progettazione CAD IoT
La connessione di prodotti intelligenti tramite l’IoT innalza ulteriormente lo standard di innovazione, ma introduce anche nuove sfide nel processo di sviluppo dei prodotti. Nell’ambito del processo di progettazione, infatti, le aziende devono ora sviluppare strategie di gestione dei dati e della connettività in base alle proprie esigenze di business digitale. Il processo di progettazione per la connettività incorpora nuovi passaggi: progettazione concettuale e requisiti, progettazione dei dati, creazione della strategia relativa ai sensori, sviluppo del piano di comunicazione, convalida e verifica. Le considerazioni sulla progettazione e le domande chiave dovranno essere utilizzate per valutare le possibili soluzioni per ciascuna di queste fasi. Quali sono i dati di prodotto richiesti? Quali sensori usare e dove posizionarli? Come gestire la connettività? In quale modo ottimale si convalidano i dati? Creo 5.0 contiene le risposte.
Progettazione concettuale e requisiti. Una delle prime fasi in cui le aziende devono modificare i propri processi è la fase concettuale all’inizio dello sviluppo prodotto. I requisiti di prodotto devono interessare un’ampia gamma di domini, dai requisiti aziendali agli elementi tecnici. Le aziende devono inoltre prendere decisioni importanti che riguardano il prodotto per intero, incluso l’ecosistema di supporto. Le domande che devono essere prese in considerazione sono varie. Perché stiamo connettendo il prodotto? Quali vantaggi otterremo noi e i nostri clienti? In quale modo verrà creato nuovo valore? Che tipo di potenza di elaborazione sarà necessaria? Come verrà gestito il software? Quali sistemi di back-end dovranno essere integrati per fornire vantaggi concreti? È importante tenere conto di questi fattori fin dall’inizio del processo e documentare i requisiti per i progettisti a valle. I requisiti dovrebbero quindi consentire la tracciabilità per poter verificare che gli intenti di progettazione vengano raggiunti.
Progettazione dei dati. È necessario evolvere i processi di progettazione in modo che integrino anche le decisioni relative ai dati. I prodotti intelligenti possono generare molti tipi di dati, inclusi file di log, log degli errori, risultati operativi e altro ancora. È possibile inoltre che le aziende debbano incorporare altre informazioni dall’ambiente del prodotto e, in alcuni casi, da prodotti complementari o sistemi di controllo. Potrebbe anche essere necessario che i dati vengano archiviati direttamente sul dispositivo, su un computer incorporato o su un dispositivo separato. Alcune importanti decisioni di progettazione devono rispondere a domande ben precise. Quali informazioni sono necessarie per supportare i nuovi requisiti? Come e dove verranno archiviati i dati? Le informazioni consentono il tipo di analisi desiderato e sono effettivamente perseguibili? È necessario che il prodotto o i sistemi di back-end vengano integrati con altre fonti di dati? Quali formati di dati dovranno essere gestiti? Per garantire che vengano soddisfatte le esigenze aziendali, è importante affrontare questi aspetti in modo tempestivo. Se non sono disponibili i dati appropriati, è possibile che la proposta di valore non venga realizzata.
Creazione della strategia relativa ai sensori. Quando le aziende sono a conoscenza dei dati necessari, è importante progettare i sensori e altri dispositivi essenziali per misurarli. I sensori sono parte integrante del prodotto intelligente e connesso e generano la maggior parte dei dati necessari per apportare miglioramenti a livello di digitalizzazione. I progettisti devono essere in grado di basare la strategia relativa ai sensori sulle esigenze aziendali e su requisiti concreti per poter creare risposte ottimali a una serie di domande. Quali tipi di sensori devono essere posizionati e dove? Con quale frequenza devono essere registrate le letture? Quanto devono essere accurate le letture? Molte aziende non sanno con esattezza i tipi di dati di cui hanno bisogno e tendono a posizionare un numero eccessivo di sensori sui prodotti intelligenti e connessi, con un inevitabile aumento dei costi, del peso e della complessità. È importante razionalizzare rapidamente le esigenze relative ai sensori, nella consapevolezza che possono cambiare in un processo di progettazione flessibile.
Sviluppo del piano di comunicazione. Dopo aver individuato i tipi di dati necessari, i progettisti devono determinare il modo in cui l’apparecchiatura comunicherà con il mondo esterno e i sistemi di supporto. I flussi di dati, inoltre, devono essere ottimizzati per garantire che interagiscano correttamente nell’ambiente previsto. Devono essere anche progettati per il livello di sicurezza appropriato, in base al grado di rischio. Per gestire correttamente le comunicazioni, anche in questo caso è importante trovare risposte ad alcune domande. Quali flussi di dati sono richiesti dal prodotto? L’apparecchiatura comunicherà tramite Wi-Fi, cellulare o connessione cablata? Il prodotto richiede un gateway o un dispositivo complementare per poter comunicare? Con quale frequenza il prodotto deve condividere le informazioni? Quale volume di dati è richiesto? Il prodotto deve accettare comunicazioni e/o trasferimenti di file? Le aziende devono prendere in considerazione anche la comunicazione bidirezionale se il prodotto deve supportare operazioni remote, aggiornamenti automatici o lo streaming di contenuti come le istruzioni dell’operatore. Queste sono considerazioni aggiuntive di cui è possibile tener conto per definire la strategia di comunicazione.
Convalida e verifica. I prodotti intelligenti e connessi sono sistemi complessi che richiedono la corretta integrazione di progetti meccanici, elettrici e software. Il prodotto “per intero”, ovvero la soluzione che offre vantaggi all’azienda e ai rispettivi clienti, comprende anche i sistemi di supporto che riguardano il prodotto. Le aziende devono ampliare il processo di convalida del prodotto in modo da includere anche questi elementi e rispondere alle seguenti domande. In che modo devono essere integrati i sensori, i dispositivi di archiviazione dati e gli strumenti di comunicazione per fornire i flussi di dati corretti? L’esperienza digitale completa, incluso il prodotto e la relativa integrazione con sistemi e feed di dati aggiuntivi, soddisfa in modo efficiente le esigenze aziendali previste? In che modo gli utenti del prodotto risponderanno all’esperienza completa e connessa? Per comprendere tutti questi elementi, le aziende devono essere in grado di integrare progetti, collaborazioni, simulazioni e revisioni di progetto a livello sia di sistema che di ecosistema di sistemi.
