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Ottenere prodotti migliori a costi minori con la progettazione guidata dalla simulazione

on 10 Settembre 2019

La progettazione guidata dalla simulazione consiste nell’uso della simulazione da parte dei progettisti (elettronici o meccanici) nelle prime fasi del processo di progettazione. In questo articolo vedremo come essa consente di ottenere prodotti più innovativi, una maggiore probabilità che tutto funzioni al primo tentativo, e minori probabilità che siano necessarie rilavorazioni significative nelle fasi avanzate del processo di progettazione.

Tutti sappiamo che la priorità numero uno dei progettisti è lanciare rapidamente sul mercato prodotti innovativi. In passato, ciò significava completare il progetto iniziale e consegnarlo a un gruppo dedicato di esperti di simulazione, per un’ulteriore iterazione e ottimizzazione del progetto. Mentre l’esperienza degli esperti è sempre apprezzata, il loro apporto nella fase finale del progetto è diventato sempre più un collo di bottiglia.

La tendenza oggi è diversa. Spinti dalle pressioni e dalle sfide del mercato, i progettisti migliori del settore applicano sempre più la simulazione durante la fase di progettazione.

progettazione guidata dalla simulazione (simulation driven design)

Pressioni e sfide che motivano la progettazione guidata dalla simulazione

Le pressioni e le sfide della produzione odierna stanno spingendo i progettisti a introdurre la simulazione nel team di progettazione e utilizzarla prima nell’ambito dell’iter progettuale.

I produttori sono sottoposti a pressioni per comprendere meglio il comportamento del prodotto già durante la fase di progettazione. La necessità di una maggiore innovazione è fondamentale ed è un catalizzatore per creare nuove opportunità di mercato. Oltre alla necessità di innovare, c’è un’enorme pressione per differenziare i prodotti in termini di qualità, affidabilità e funzionalità.

C’è meno tempo per sviluppare prodotti innovativi, a causa di programmi di sviluppo più brevi e della necessità di un time-to-market più rapido. C’è anche una continua domanda da parte dei clienti di prodotti a basso costo, nonostante richiedano, al tempo stesso, funzionalità più ricche e caratteristiche di prodotto “intelligenti”.

A tali pressioni si aggiungono le molte sfide che i progettisti devono affrontare.

I prodotti stanno diventando molto più complessi, ma allo stesso tempo c’è una minor tolleranza per i difetti di progettazione. Sebbene la pressione per creare prodotti differenziati sia elevata, soddisfare tale differenziazione è sempre più difficile, soprattutto a fronte di risorse di sviluppo limitate. Inoltre i progettisti devono lanciare prodotti che riducano i costi del ciclo di vita (garanzia, richiamo, ecc.).

Per attenuare la tensione creata da tali pressioni e sfide, i migliori progettisti sanno come reagire. Di fronte a tempi di progettazione più lunghi, tempi di immissione sul mercato più brevi e esigenze crescenti di qualità, hanno scoperto un modo migliore per l’innovazione del prodotto: la progettazione guidata dalla simulazione.

Perché le Aziende Top adottano la progettazione basata sulla simulazione

Il principio della progettazione basata sulla simulazione è semplice. Poiché i progettisti sono più numerosi degli esperti di simulazione – in un rapporto di 5 a 1 o addirittura di 10 a 1 – il gruppo di specialisti della simulazione è diventato un collo di bottiglia nel processo di progettazione. Le migliori aziende del settore (che qui chiameremo Aziende Top) hanno quindi risposto introducendo la simulazione direttamente nell’ambiente di progettazione. Il principio è espresso nel famoso proverbio: “Dai a una persona un pesce e gli dai da mangiare per un giorno; insegnate a una persona a pescare e le date da mangiare per tutta la vita“. In pratica, la risorsa degli specialisti della simulazione è utilizzata meglio come leva per i progettisti, per consigliarli mentre simulano da sé, piuttosto che farlo per loro abitualmente.

Da una ricerca del Gruppo Aberdeen, che qui mettiamo a disposizione per il download gratuito, risulta che l’87% delle organizzazioni migliori della categoria ha utilizzato la simulazione, rispetto al 75% di due anni prima. Inoltre, la value proposition della simulazione si è spostata nelle fasi di progettazione dello sviluppo del prodotto.

Tra le Aziende Top, l’impatto positivo della simulazione si è spostato a sinistra nelle fasi di sviluppo del prodotto incentrate sulla progettazione. In tali fasi si ha il massimo di impatto positivo della simulazione, raggiungendo un picco nella fase di progettazione di dettaglio a livello di componente. Tra tutti gli altri tipi di aziende, il picco rimane nella fase di verifica e test.

impatto della progettazione guidata dalla simulazione (simulation driven design)

Con la progettazione basata sulla simulazione, l’Azienda Top garantisce il successo in vari modi. In questo nuovo modello incentrato sul progettista, gli esperti di simulazione collaborano ampiamente con i progettisti mentre questi ultimi simulano da soli. Inoltre, le Aziende Top acquisiscono le competenze degli esperti CAE e le rendono più accessibili ai progettisti. Infine, il 73% delle Aziende Top verifica la progettazione del prodotto prima, nel processo di sviluppo, attraverso la modellazione computazionale. Quest’ultimo passaggio è fondamentale per garantire che la prova di concetto del prodotto funzioni correttamente la prima volta.

Mentre le Aziende Top passano alla progettazione guidata dalla simulazione, stanno anche attente a catturare e condividere le migliori pratiche e competenze di simulazione, rendendola disponibile per i non esperti. Ciò incoraggia e consente ai non esperti di aggiornarsi con le moderne tecniche di simulazione.

I vantaggi della progettazione basata sulla simulazione

La progettazione guidata dalla simulazione ripaga? Le prove del Gruppo Aberdeen suggeriscono fortemente che lo fa. Le aziende migliori del settore che implementano la progettazione basata sulla simulazione godono di vantaggi significativi, in termini di costi di sviluppo del prodotto, time-to-market e qualità.

I progettisti best-in-class che implementano la simulazione all’inizio del processo di progettazione superano facilmente tutti gli altri, rispetto al costo del prodotto, al suo lancio, ai ricavi e agli obiettivi di qualità. Questo successo è direttamente attribuibile alla spinta verso la simulazione dei progettisti e alla loro possibilità di iterare e innovarsi. Ciò si traduce in progetti di prodotto ottimizzati e innovativi.

Le aziende migliori della categoria hanno anche risparmiato sui tempi di rilavorazione del prodotto, riducendo lo sviluppo di prototipi e diminuendo i tempi di sviluppo.

Come tutti gli ingegneri di progettazione sanno, il costo di un passo falso nella progettazione è molto alto. Più tardi emerge un problema di progettazione, più diventa costoso risolverlo o rielaborarlo. La progettazione guidata dalla simulazione risolve questo inconveniente, spingendo la simulazione verso le fasi precedenti della progettazione del prodotto. Ciò paga molto, con un miglioramento del 21% nel numero di ordini di modifica tecnica (ECO) emessi dopo il rilascio alla produzione. Tutti gli altri, che non hanno implementato la progettazione basata sulla simulazione, hanno sperimentato il 3% in più di ECO. Grazie all’aumento della prototipazione virtuale, i migliori progettisti del settore hanno costruito il 27% in meno di prototipi fisici. Infine, l’Azienda Top ha migliorato del 29% i tempi di sviluppo.

Conclusioni e raccomandazioni chiave

Per cogliere i vantaggi legati agli obiettivi di time-to-market, qualità e costi, oltre che per dissipare le pressioni e le sfide legate alla produzione, Aberdeen Group raccomanda ai progettisti di raggiungere i propri obiettivi attraverso la progettazione basata sulla simulazione.

  • Adottare la progettazione basata sulla simulazione per l’innovazione di prodotto. Il motivo per cui i Best-in-Class hanno ridotto i loro prototipi fisici del 27 percento è perché sono passati a prototipi virtuali e test virtuali. Ciò ha permesso loro di esplorare centinaia di iterazioni di design (o più), per concentrarsi sui design più innovativi con il più alto potenziale di innovazione.
  • Adottare la progettazione basata sulla simulazione per un migliore time-to-market. I progettisti migliori della categoria hanno migliorato i tempi di sviluppo del 29%, sei volte il tasso di miglioramento di tutti gli altri. Le Aziende Top hanno anche raggiunto gli obiettivi di time-to-market il 76% delle volte, un tasso superiore del 17% rispetto a tutti gli altri.
  • Adottare la progettazione basata sulla simulazione per una qualità superiore. Il 77% delle aziende migliori della categoria ha raggiunto i propri obiettivi di qualità del prodotto. Inoltre, i prodotti “Top” hanno avuto maggiori probabilità di funzionare correttamente la prima volta e meno probabilità di richiedere rilavorazioni, poiché le Aziende Top hanno migliorato i loro ECO del 21%, dopo il rilascio alla produzione.
  • Adottare la progettazione basata sulla simulazione per ridurre i costi. Il 71% percento dei progettisti delle Aziende Top ha raggiunto gli obiettivi di costo del prodotto, contro il 63% delle altre.

 

thomas edison

Thomas Edison

Thomas Edison una volta disse che il genio era “L’uno per cento di ispirazione e il 99 per cento di sudorazione”. Il design guidato dalla simulazione aggiorna la massima di Edison, consentendo ai progettisti di innovare attraverso l’iterazione tramite prototipazione virtuale e test virtuali. Questo nuovo modo di fare elimina la “sudorazione” della prototipazione fisica. I designer sono ora liberi di testare centinaia (o migliaia) di alternative di progettazione fino a quando non vengono “ispirate” dalla scelta di progettazione del prodotto più innovativa.

Edison ha provato oltre 1.000 prototipi fisici della lampadina a incandescenza, prima di scoprire che il modesto filamento di carbonio a base di bambù ha prodotto una lampadina che durava oltre 1.200 ore. Nella scelta del design basato sulla simulazione, gli ingegneri ottengono il meglio da entrambi i mondi: prodotto innovativo che soddisfa anche obiettivi di time-to-market, costi e qualità.

White Paper

Il rapporto Aberdeen sulla progettazione guidata dalla simulazione

Il testo completo di “The Benefits of Simulation-Driven Design”, la ricerca di Aberdeen Group sull’adozione della progettazione guidata dalla simulazione (Simulation-Driven Design). Si tratta di un approccio che prevede che i progettisti stessi si occupino della simulazione sin dalle fasi iniziali del progetto, per essere in grado di provare diverse varianti e vedere quali funzionano meglio, senza bisogno di ricorrere poi a prototipi fisici. Nel documento viene spiegato in dettaglio come le Aziende Top nel settore elettronico riescono a ridurre i costi e i tempi di rilascio dei prodotti grazie alla progettazione guidata dalla simulazione.

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