Hirata Corporation è un costruttore di macchine con sede a Kumamoto, in Giappone. Fondata nel 1951, Hirata conta una vasta gamma di clienti in più di 40 paesi grazie ai suoi moduli sviluppati in proprio. L’azienda è molto attiva nell’industria automobilistica e dei semiconduttori, e la sua forza è rappresentata dalla capacità di fornire macchine complete, dalla progettazione all’ingegnerizzazione fino alla messa in servizio. La filosofia di Hirata è quella di “realizzare macchine e sistemi a misura d’uomo”.
2019: la sfida di Hirata
Il debug del programma e l’addestramento per il posizionamento erano da tempo un problema per Hirata. Il programma può essere controllato anche prima che le macchine siano costruite, ma il debug può essere fatto solo dopo avere costruito le macchine e dopo che il programma è in esecuzione. A quel punto è possibile procedere con l’addestramento. In genere l’addestramento viene eseguito attraverso l’interfaccia operatore (HMI) inserendo la posizione di ogni asse dei robot e ciò richiede molta cura e precisione. Per Hirata è stato naturale considerare la possibilità di iniziare il processo di debug ancora prima di costruire la macchina. Allo stesso tempo, anche la messa in servizio era un’altra sfida per Hirata. In particolare, quando si trattava di macchine destinate all’estero, i clienti dovevano aspettare diverse settimane (o anche mesi a seconda della destinazione) prima che queste arrivassero in sede. Si sono quindi chiesti se era possibile fare qualcosa durante questo periodo di tempo.
Hirata ha quindi scoperto il software Emulate3D™ di Rockwell Automation®. Rockwell Automation e Hirata intrattenevano già dei rapporti commerciali, in quanto Hirata utilizzava componenti come controllori a logica programmabile (PLC) o servoazionamenti, specialmente per le macchine vendute negli Stati Uniti. Nel gennaio 2019, Rockwell Automation ha acquisito Emulate3D per espandere le sue capacità di progettazione digitale, e ha iniziato a promuovere questo nuovo strumento digitale. L’addestramento offline tramite il software di simulazione si stava diffondendo in quel periodo, ma la simulazione non era in grado di testare il programma, per cui il debug non poteva essere eseguito con gli strumenti di simulazione. L’emulazione consente di eseguire il programma nell’ambiente virtuale con gli oggetti CAD 3D, in modo da iniziare a eseguire il debug del programma senza aspettare l’effettiva costruzione della macchina. Hirata è rimasta positivamente impressionata dalla prima demo fatta dai consulenti tecnici di Rockwell Automation Japan.
Proof of Concept: tentativi ed errori
Nel giugno 2019, il team di Rockwell Automation in Giappone ha presentato una demo di Emulate3D a Hirata. I responsabili di Hirata sono rimasti positivamente impressionati dalla presentazione e dalla demo, e allo stesso tempo hanno richiesto una verifica tecnica. A quel punto è iniziato il percorso collaborativo per il proof of concept. Hirata ha fornito alcune informazioni tecniche ai consulenti Rockwell Automation per permettere loro di sviluppare una demo più personalizzata. I consulenti Rockwell Automation hanno presentato a Hirata una demo personalizzata e hanno fornito ulteriori input per la configurazione. Dopo vari mesi di collaborazione in cui gli ingegneri di Hirata hanno potuto conoscere meglio lo strumento, si sono rivolti alla direzione per l’approvazione del budget. Il signor Shimizu, responsabile della Business Unit 2 della divisione aziendale 2 di Kumamoto, ricorda quel momento dicendo: “Abbiamo provato diverse soluzioni di simulazione che non ci hanno soddisfatto. Emulate3D, invece, è diversa. Una volta ricevuto il programma demo sviluppato da Rockwell Automation con i nostri dati CAD 3D reali, siamo rimasti colpiti dalla sua qualità e abbiamo potuto percepire il suo enorme potenziale per una varietà di casi d’uso”.
Dopo l’approvazione del budget, nel gennaio 2020 sono stati nominati degli ingegneri dedicati e i consulenti tecnici di Rockwell Automation hanno iniziato un training pratico intensivo. Grazie a questo periodo di formazione, gli ingegneri sono stati in grado di utilizzare al meglio lo strumento di emulazione e hanno ottenuto ottimi risultati con alcuni progetti reali. Questo successo ha portato alla creazione di un nuovo “Digital Engineering team” nella divisione del signor Kusuguchi, direttore generale, composta da quattro nuovi ingegneri. L’anno successivo, nell’aprile 2021, anche la Business Unit 3, la prossima business unit dell'organizzazione del signor Kusuguchi, ha istituito il “3D Design Promotion team” che comprendeva quattro ingegneri. Oggi, l’uso di Emulate3D è stato esteso, ottenendo una riduzione del 30% dei tempi di progettazione e un miglioramento dell’efficienza del 70% nel lavoro di debug.
Altri risultati”
Emulate3D può integrare funzioni di realtà virtuale (VR) che consentono di eseguire controlli di sicurezza dettagliati o prevedere dei pericoli in un ambiente virtuale, oltre a controllare le macchine che usano programmi PLC. È utilizzabile anche per la messa in servizio virtuale, e quindi permette a Hirata di ridurre il tempo necessario per la messa in servizio effettiva. Inoltre, la ricerca guasti o il collaudo in fabbrica (FAT) possono essere fatti con operazioni virtuali di emulazione della macchina. Secondo Hirata, infatti, a causa della pandemia, si hanno sempre più richieste di FAT/ricerca guasti a distanza. Si tratta di un enorme vantaggio, non solo per Hirata, ma anche per gli utenti finali che possono gestire il tutto da remoto. Inoltre, la combinazione di Emulate3D con la realtà virtuale consente di realizzare degli ambienti di formazione virtuale che permettono ai lavoratori di un impianto di completare l’addestramento operativo mentre aspettano di ricevere la macchina. Questa formazione virtuale è utile anche per i dipendenti appena assunti.
I passi successivi
I benefici degli strumenti di emulazione nelle industrie manifatturiere e ingegneristiche sono evidenti, ma Hirata sta anche considerando altri vantaggi di questo strumento. Per esempio, come OEM, può eseguire dimostrazioni delle sue macchine tramite l’emulazione e la realtà virtuale, senza essere materialmente presenti in uno stand di una fiera. Gli addetti alle vendite possono presentare una demo ai clienti anche a distanza, su un tablet per esempio, incrementando la loro efficienza. Il signor Kusuguchi, responsabile del signor Shimizu, commenta: “Abbiamo fornito un valore aggiunto in termini di qualità e tempi di consegna, ma saremo in grado di aggiungere ulteriore valore con strumenti digitali innovativi come Emulate3D”. Il percorso di crescita di Hirata continua.
