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Prototipazione virtuale: la sottile linea rossa tra progetto e realizzazione

di Alessandro Balboni on 19 aprile 2016

La prototipazione virtuale costituisce oggi una discriminante fondamentale nell’industria elettronica, anche se gli ostacoli da superare per adottarla sono più di carattere culturale – ovvero di reale consapevolezza rispetto al problema – che non pratico. In questo senso, potremmo dire che tra il successo e il fallimento di un progetto c’è una “sottile linea rossa”, parafrasando Rudyard Kipling, lo scrittore britannico autore de “Il libro della giungla”.

Questa sottile linea rossa può essere immaginata come un confine che separa – ma solo concettualmente – le varie fasi che portano alla realizzazione di un prodotto:

prototipazione virtuale sottile linea rossa

La percezione di tali barriere deriva dalla complessità di un quadro nel quale le varie fasi sono gestite da attori diversi, i quali generalmente agiscono in modo del tutto separato e con strumenti molto diversi, in un’alternanza tra fisico e virtuale che spesso è radicalmente contrapposta.

La prototipazione virtuale consente di superare tali cesure, stabilendo uno stretto legame tra progettazione e produzione, con l’obiettivo di ridurre il numero di ricicli. Realizzando prototipi virtuali che consentono di simulare le diverse condizioni da un punto di vista meccanico, termico o elettrico, diventa possibile valutare diverse soluzioni implementative, scegliendo quella di minor costo e maggiore efficacia. Tale approccio facilita anche l’esigenza di differenziarsi rispetto al mercato.

Oggi ciò richiede una sempre più stretta integrazione multidisciplinare, che può essere ottenuta solo superando determinate prassi ormai storicamente consolidate. I progettisti elettronici, ad esempio, vengono da un mondo tipicamente 2D. Ma il mercato oggi chiede di sviluppare oggetti dove, a causa delle prestazioni richieste, inevitabilmente assumono un ruolo rilevante sia la parte meccanica, sia quella termica. Ciò rende necessario mescolare tecnologie tipiche del mondo meccanico con quelle tipiche del mondo elettronico, come il 3D, cosa che viene ottenuta con lo sviluppo di tecniche di collaborazione tra CAD elettronico e CAD meccanico, oppure direttamente tramite l’integrazione di funzionalità 3D dentro il CAD elettronico, come avviene ad esempio in applicativi come PADS.

L’obiettivo che oggi ci si può realisticamente porre, con le tecnologie a disposizione, è di creare un prototipo virtuale il più vicino possibile al prototipo fisico. Ciò è possibile sfruttando le enormi potenzialità del calcolo numerico e dell’analisi per “esercitare” il prodotto finale e prevenire errori di progetto, di implementazione, di interazione fra le parti e con l’ambiente di interpretazione e per anticipare la “user experience”, uno dei fattori più determinanti per il successo di mercato del prodotto. Infatti, per poter parlare di prototipo virtuale, occorre considerare il prodotto finito, completo di tutte le sue componenti: meccanica, elettronica, software e interfaccia uomo-macchina (HMI).

Dal prototipo virtuale al prototipo fisico

L’obiettivo della prototipazione virtuale in fase di progetto è quello di realizzare la prima serie di prodotti corretti e funzionanti “al primo colpo”, dei prototipi fisici molto vicini al prodotto che verrà commercializzato.

È fondamentale, in questo passaggio, trasferire le informazioni corrette ed essere consci dei vincoli costruttivi in fase di sviluppo e rilascio dei dati. Ciò che potrebbe far fallire il funzionamento del prototipo fisco, infatti, è tipicamente la mancanza di trasferimento di informazioni tra la progettazione e la produzione. Ci potrebbero essere, ad esempio, caratteristiche della produzione che i progettisti non conoscono, oppure semplicemente un insufficiente trasferimento di informazioni dalla progettazione alla produzione.

Si pone dunque la questione se sia possibile virtualizzare anche questa fase di passaggio, eliminando in tal modo o quanto meno riducendo gli “steccati” tra progettazione e produzione.

La risposta è sì. Ciò è attuabile in vari ambiti, come ad esempio:

  • nella messa a punto di modelli per il trasferimento dei dati;
  • nella realizzazione di un modello virtuale della fabbrica;
  • nella realizzazione di controlli, come sulla fabbricabilità della scheda, eccetera.

Sta dunque cominciando a emergere un concetto di virtualizzazione anche nel mondo della produzione, che si lega strettamente all’evoluzione digitale dei processi produttivi in linea con la cosiddetta “Industria 4.0” e anch’esso finalizzato a rendere sempre più competitivo il prodotto.

modello processo npi

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