La produzione assistita da computer, in lingua inglese Computer aided manufacturing (CAM) è ciò che il nome suggerisce, ovvero l’automatizzazione di programmi per macchine a controllo numerico. Anche se, andando un po’ più a fondo, non ci si può limitare a una definizione tanto stringente e parziale.
Non è una tecnologia recente, negli anni Sessanta veniva impiegata soprattutto nell’industria aereo-spaziale e, con il passare degli anni, è diventata sempre più orizzontale e duttile.
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Cosa si intende con Computer aided manufacturing
Come scritto sopra, al di là delle definizioni che stanno strette a un ambito di applicazione grande come quello del CAM, è un metodo di produzione mediato da diverse tecnologie.
L’industria ha investito risorse e impegno nel perfezionare questa modalità produttiva, tant’è che oggi è affidata a software, hardware, telecomunicazione, database, macchine a controllo numerico (CNC), sistemi di visione, robot industriali, laser e a una vasta gamma di dispositivi programmabili.
Tecnologie che abilitano la produzione automatizzata e flessibile, ma anche lo spostamento e lo stoccaggio di merci all’interno dell’impresa.
A cosa serve il CAM
L’economia globale impone all’industria manifatturiera di salire sul ring dove si combatte per mantenere elevata la qualità dei prodotti e per ridurre i costi. Un’apparente negazione in termini che diventa possibile grazie all’impiego di tecnologia utile a intervenire in tempi stretti nei processi produttivi, rimodellandoli senza stravolgerli, partendo dall’ideazione di un bene fino alla produzione propriamente detta.
Come sempre accade quando si parla di tecnologie, occorre tenere conto dell’effetto simbiotico: permettono di scaricare a terra tutto il loro potenziale soltanto negli ambienti altamente digitalizzati. Uno degli effetti sinergici delle soluzioni tecnologiche risiede proprio nella ventata di cultura digitale che portano laddove vengono implementate.
Come il CAM può aiutare un’azienda
Il CAM non è magia, credere che sia sufficiente introdurne le tecniche nel processo produttivo per assistere a un miracolo è fuorviante. Apporta un aiuto concreto alle imprese, facilitando ogni singolo passaggio che va dalla progettazione alla produzione, affidata in parte o interamente a macchine che dialogano tra loro per eseguire il lavoro.
Per comprendere meglio l’ambito in cui ci si muove e ciò che questo comporta ci avvaliamo di un esempio.
Una fabbrica di scarpe intaglia il cuoio necessario per le suole istruendo un macchinario dotato di strumenti a lama impartendogli le dimensioni relative a ogni calzata, per esempio dal numero 35 al 45.
Vista così, sembra un’operazione che comporta più pazienza che altre capacità. Un lavoro che può svolgere un tecnico che programma il macchinario affinché esegua movimenti bidimensionali precisi e tagli il cuoio lungo un’area predefinita. In realtà è una lettura di superficie, perché il CAM (e le tecnologie in generale) possono contribuire alla riorganizzazione dei flussi produttivi.
Quello della produzione delle suole è un esempio semplice che però introduce una profondità, infatti:
- occorre un periodo di affiancamento tra i tecnici che installano le tecnologie CAM e il personale che ne dovrà fare uso;
- l’azienda deve sapere cosa sta facendo, come deve farlo e con quali risorse (materie prime, parametri e dati, soprattutto) farlo:
- il personale deve essere formato.
Occorre, a questo punto, fare un’altra considerazione. Il Computer aided manufacturing (CAM) va spesso a braccetto con il Computer aided design (CAD), software con il quale viene disegnato nel dettaglio ogni singolo componente che dovrà essere prodotto. Si può fare un altro passo avanti e sostenere che CAM e CAD sono parti essenziali dell’Industria 4.0 e tendono a esistere non in quanto tali ma come uno dei processi della fabbrica intelligente.
Il contesto a questo punto evolve: un dipendente sufficientemente formato disegna le suole mediante un software, un disegno per ogni modello di scarpa e per ogni numero di calzata. Questi dati vengono passati ai macchinari utilizzati per intagliare il cuoio i quali eseguono i disegni alla perfezione, producendo le suole. La materia prima deve essere posizionata sotto la macchina che la intaglia e questa è un’operazione che può essere affidata a un’altra macchina, così come possono essere affidate ad alti macchinari le operazioni successive di conciatura e l’eventuale ulteriore rasatura delle suole, ossia un’operazione mediata da un braccio dotato di un’appendice che leviga il contorno delle suole. Macchinari che possono essere dotati di sistemi di visione e sensori laser per determinare la correttezza e la linearità del processo di produzione.
In un contesto di Industria 4.0 possiamo anche immaginare che, rimanendo una certa quantità di pelli nei magazzini, un automatismo software avverta l’ufficio acquisti della necessità di approvvigionamento.
Tutto ciò però funziona soltanto se il personale è formato e se nell’impresa vige la cultura del dato e della digitalizzazione. E questo è un altro modo in cui il CAM può essere utile alle aziende, imponendo loro quell’eventuale spinta a virare verso la cultura digitale ormai irrinunciabile per quelle imprese che vogliono mantenersi competitive sul mercato.
I vantaggi del CAM per la produzione aziendale
La fase di ideazione, quella di progettazione e quella di produzione, pure restando tre iter procedurali differenti tra loro, vengono integrati in un solo processo considerando che la modifica di uno di questi si manifesta in tempo reale a cascata sugli step successivi. Così, il cambiamento di alcuni parametri nella progettazione di un bene, trovano riscontro immediato sulla produzione dello stesso, senza fermare la produzione per gli aggiustamenti che devono essere fatti ai macchinari.
Inoltre, ma questo verrà approfondito in seguito, l’ausilio di tecnologie tipiche dell’Industria 4.0 può rendere i processi di produzione CAM più efficaci, andando per esempio a scartare le materie prime non utilizzabili e automatizzando anche le verifiche della qualità del prodotto.
Tutto ciò, nel suo insieme, si traduce in maggiore flessibilità nella produzione e un controllo del costo industriale più capillare anche grazie alla riduzione degli sprechi e dei tempi improduttivi.
CAM: l’innovazione tecnologica al servizio delle imprese
Partendo dal presupposto che un software CAM è un supporto essenziale per la compilazione automatica dei programmi per le macchine a controllo numerico, si ottiene una produzione industriale maggiormente affidabile e controllabile. Occorre però prendere come assunto che il CAM è assimilabile a un tassello di un mosaico di cui dovrebbero entrare a fare parte altri elementi cruciali quali il CAD e dispositivi IoT. Tutto ciò proietta le imprese verso l’Industria 4.0, espandendo così potenzialmente gli automatismi a tutta la filiera di approvvigionamento, alla logistica, ai clienti e a tutti gli stakeholder. Questo però è tema che approfondiremo in seguito.
Come implementare il Computer aided manufacturing in azienda
L’insieme dei processi industriali viene di norma suddiviso in diverse fasi che si applicano sia alla prototipazione sia alla produzione propriamente detta, tra queste si annoverano:
- la fase di ideazione
- la fase di progettazione
- la fase di produzione
La fase di ideazione necessita dell’intervento di progettisti che determinano, in concerto con l’impresa, i requisiti dei prodotti (restando fedeli al nostro esempio, i requisiti delle suole). Una fase che, limitandosi al solo CAM, viene svolta manualmente o con software specifici (laddove non si usa un software CAD).
La progettazione avviene di norma con un software CAD per creare un modello del prodotto ed effettuare eventuali correzioni e tutte le simulazioni opportune.
La fase di produzione prevede l’uso di software CAM mediante il quale un operatore impartisce alle macchine o agli utensili gli ordini, per esempio, il percorso che la lama dovrà seguire e le operazioni che dovrà effettuare per ritagliare le suole. Definito ciò le informazioni vengono inviate ai controller che gestiscono le macchine, cosa che viene svolta con il post-processing, aspetto che traduce i parametri nel linguaggio di programmazione usato dalle macchine a controllo numerico.
Il CAM come strumento per ottimizzare la produzione industriale
La produzione diventa sicura ed efficiente, limitando l’intervento umano soprattutto nello svolgere compiti delicati o potenzialmente pericolosi e anche limitando gli sprechi e i disallineamenti della produzione stessa. È infatti più facile contare sulla continuità a pieno ritmo, avendo un controllo continuo dei beni effettivamente prodotti sia dal punto di vista quantitativo, sia da quello qualitativo. Il CAM è da intendere prevalentemente come co-operativo, nel senso che l’uomo si interfaccia alla macchina. Questo induce a una almeno parziale riorganizzazione dei flussi e dell’impiego di risorse nel senso più ampio del termine.
La gestione dei processi produttivi con il Computer aided manufacturing
I processi produttivi richiedono un minore intervento dell’uomo, il quale può essere impiegato in compiti di maggiore valore per l’azienda e per sé stesso. La pianificazione della produzione diventa più efficace, perché il ciclo manifatturiero si arricchisce di dati sulla gestione dei processi stessi, favorendo anche il ciclo di vita del prodotto. Un sistema CAM consente l’ottimizzazione dei programmi CNC, consentendo anche la creazione automatica delle procedure (intese come documentazione) di produzione, rendendo così più fluido ogni singolo processo.
La scelta del software CAM
L’offerta è vasta e variegata ma ci sono elementi imprescindibili anche nelle imprese più digitalizzate e che possono contare su collaboratori e dipendenti opportunamente formati. Un software CAM deve essere:
- facile da usare (deve avere un’interfaccia user-friendly)
- deve essere altamente personalizzabile
- deve allinearsi alle esigenze aziendali
Soprattutto quest’ultimo punto apre molti scenari. L’epoca in cui vigeva la convinzione che fossero le aziende a doversi adeguare ai software è finita: è chiaro che sia esattamente il contrario, ed è per questo che la soluzione CAM deve essere scelta in base alle esigenze dell’impresa. Il software adatto è quello che permette di consolidare la programmazione di tutti i macchinari in uso ai processi produttivi, anche se utilizzano utensili diversi (laser, getto d’acqua, plasma, lame, eccetera…).
Non da ultimo deve potere essere integrato con i software usati dall’azienda e, non di minore importanza, il fatto che l’investimento abbia un ritorno, si traduca quindi in un risparmio effettivo e misurabile.
Il Computer aided manufacturing riduce i costi di produzione
Una soluzione che lavora in modo più incisivo e preciso riduce la necessità di lavorare nuovamente i prodotti per le rifiniture, così come permette di scartare le materie prime inadatte e di svolgere controlli di qualità con minore periodicità, riuscendo a intervenire in tempi rapidi laddove dei prodotti presentino imperfezioni. Può succedere che degli errori di manifattura vengano identificati quando sono già stati prodotti migliaia di esemplari di un bene e questa condizione, con l’assistenza CAM, oltre a diventare meno probabile, diventa più facilmente monitorabile.
L’uso più accorto delle materie prime e delle risorse permette di contrarre i costi e, cosa parimenti importante, consente un calcolo del costo industriale più aderente alla realtà e più facilmente monitorabile.
Il futuro del CAM: prospettive per le aziende
L’Industria 4.0 è un insieme di tecnologie e il CAM è una di queste. Inserendo nei processi aziendali dei dispositivi intelligenti, algoritmi, Bid data e la loro analisi, si può ottenere una catena produttiva quasi del tutto indipendente, capace di gestire ogni processo dalla filiera di approvvigionamento alla consegna ai clienti. I dipendenti possono essere così impiegati in compiti di verifica, supporto, programmazione e manutenzione (che può diventare predittiva). I software CAM diventano sempre più evoluti ma il comparto delle tecnologie che abilitano l’Industria 4.0 non resta a guardare.
