A cura di Alan Porter, Global Vice-President, Electronics di Siemens Digital Industries Software
I numerosissimi differenti prodotti che oggi vengono realizzati, in differenti settori di mercato, hanno tutti una cosa che li accomuna: l’elettronica. Talvolta possono utilizzare una diversa terminologia per indicare elementi analoghi: ad esempio, nel settore automobilistico il processore di una centralina elettronica è una ECU, mentre in un telefono cellulare è una CPU; Ma comunque li si voglia chiamare, tutti questi dispositivi elettronici vengono progettati, prodotti, testati e infine collegati all’interno del prodotto finale nello stesso identico modo.
Con il termine elettronica ci si può riferire al chip di una scheda, alla scheda di un modulo, al modulo di un sistema, oppure al sottosistema facente parte di un sistema di sistemi: all’interno di questi molteplici livelli gerarchici, il chip costituisce comunque la base. Qualunque prodotto si consideri, l’elettronica si rivela in ogni caso un elemento fondamentale per l’intero ciclo di vita di quel sistema. I chip sono parte integrante di questo continuum. Molte grandi aziende sono attualmente impegnate nello sviluppo di un’ampia varietà di prodotti, destinati a molteplici settori di mercato. E la complessità dei dispositivi e dei prodotti sviluppati non sembra affatto destinata a rallentare nel prossimo futuro.
Le sfide di oggi possono essere le opportunità di domani
In questo contesto, quale tipo di sfide devono fronteggiare le aziende, sia oggi che nel prossimo futuro? Oltre alle difficoltà legate alla carenza di forza lavoro qualificata da assumere, le aziende produttrici di elettronica devono affrontare la necessità di espandersi in nuovi mercati, continuando a garantire il livello qualitativo dei prodotti e affrontando al contempo la crescente complessità dei prodotti, i problemi di volatilità e di resilienza della supply chain, nonché la necessità di ridurre e di gestire la propria carbon footprint, sia internamente che esternamente, lungo tutto il ciclo di vita del prodotto. Ulteriori sfide, infine, sono legate agli aspetti relativi alla sicurezza e alla progressiva riduzione dei fattori di forma dei prodotti.
Si consideri, ad esempio, il fatto che ogni dispositivo elettronico portatile esistente al mondo è dotato di una batteria: non solo i veicoli, gli aerei o i droni. Le batterie sono dei componenti onnipresenti e ampiamente differenziati tra loro in termini di scala, di dimensioni e di chimica utilizzata; inoltre i volumi nell’elettronica di consumo sono enormi, rispetto ad altri settori e mercati. Ritengo che in questo settore le sfide e le opportunità vengano spesso trascurate, oppure date per scontate.
Si considerino anche i recenti noti problemi di surriscaldamento dell’iPhone 15 che, senza nulla togliere ad Apple, alla fine si sono rivelati di natura software, non hardware. La colpa non era dell’elettronica. Dopo il rilascio del prodotto, si sono infatti verificate delle situazioni in cui alcune persone hanno utilizzato delle app che sovraccaricavano la batteria e i circuiti. Questa possibile problematica non era stata presa in considerazione nel corso della simulazione software dell’hardware. Se fossero state condotte delle simulazioni che includevano diversi casi limite analoghi a questo – vale a dire relativi agli effetti del software sull’hardware – il problema sarebbe stato rilevato prima del rilascio e in questo momento non ne staremmo neppure parlando.
Oggi tuttavia non è semplice, eseguendo delle simulazioni, neppure garantire che la corretta versione del software sia stata abbinata alla corretta versione dell’hardware. Ad esempio, è possibile che il software sia stato aggiornato, ma che la simulazione sia stata eseguita su una versione dell’hardware priva dell’ultimo aggiornamento di progettazione dell’hardware o dei componenti. Si tratta di un problema di sincronizzazione, che può essere affrontato e risolto facendo leva sulla corretta gestione del ciclo di vita del prodotto e dei dati.
Ma, nonostante la presenza di queste sfide, un approccio basato sul pervasivo utilizzo del software adeguato può comunque consentire ai produttori di elettronica di aprire nuovi mercati, grazie alla possibilità di aggiungere ed ottimizzare funzionalità e capacità del prodotto nel corso del suo ciclo di vita.
Il potenziale dell’IA
L’industria elettronica sta ancora facendo i conti con le pesanti ripercussioni dei cambiamenti globali che si sono succeduti negli ultimi tre anni; alcune di queste conseguenze fanno tuttora sentire i loro effetti, ma all’orizzonte si affacciano anche delle nuove opportunità. Le tecnologie della realtà aumentata e della realtà virtuale, ad esempio, così come le applicazioni dell’intelligenza artificiale, hanno il potenziale per cambiare radicalmente il modo in cui realizziamo i prodotti.
L’intelligenza artificiale non è di per sé una novità: le aziende EDA utilizzano l’intelligenza artificiale e il machine learning da anni per farsi assistere nell’esecuzione di attività e di analisi complesse; ma ora è in atto una significativa evoluzione, man mano che l’intelligenza artificiale viene infusa anche all’interno del metaverso e del cloud. Una delle maggiori sfide che rimangono da fronteggiare, tuttavia, è quella consistente nel garantire che vengano implementati gli algoritmi giusti per soddisfare le esigenze specifiche di ciascuno dei tre domini chiave di questo settore: quello software, quello elettrico e quello meccanico.
Per sfruttare appieno il potenziale dell’IA, questa non deve essere utilizzata come uno strumento a sé stante, ma deve piuttosto essere incorporata all’interno della strategia complessiva di digitalizzazione dell’intera azienda. Integrando l’IA nel proprio percorso complessivo di trasformazione digitale, le aziende possono infatti assicurarsi di aver incorporato la giusta combinazione di usabilità, di verificabilità e di analisi necessaria per apportare dei reali miglioramenti ai processi ingegneristici: progettazione, test, verifica e produzione. Il tutto mirando a raggiungere, infine, il livello di maturità consistente nell’ottimizzazione a ciclo chiuso.
Intraprendere il viaggio verso la maturità della digital transformation
I nostri clienti, se vediamo le cose dal loro punto di vista, stanno ora valutando cosa possono essere realisticamente in grado di fare su questo tema, a breve e a lungo termine. Il percorso che conduce a sfruttare il digital twin per connettere tra loro i diversi domini e per gestire l’intero ciclo di vita del prodotto deve consistere in un processo di tipo evolutivo e graduale: bisogna prendere le tecnologie disponibili, incorporarle, individuare le lacune esistenti e utilizzare un approccio scandito in più fasi.
Io e i miei colleghi abbiamo recentemente dedicato un po’ di tempo allo sviluppo di una ideale roadmap della digital transformation, incentrata su cinque tappe fondamentali (Figura 1): configurazione, connessione, automazione, progettazione generativa e ottimizzazione a ciclo chiuso.
Figura 1: Il percorso della digital transformation è formato da cinque stadi fondamentali di maturità.
Molte aziende del settore elettronico si trovano ancora bloccate in una delle prime due fasi, quelle di configurazione e di connessione. La configurazione consiste nel passaggio da un framework dei dati basato su documenti a uno basato su modelli. La connessione è invece quel momento in cui le aziende iniziano a smantellare i compartimenti stagni in cui sono confinati i dati, ormai basati su modelli, appartenenti a diversi domini, per collegarli tra loro. Benché il compimento di questi primi due passi sia fondamentale per realizzare il pieno potenziale della digital transformation, le aziende devono continuare a sforzarsi per raggiungere livelli più elevati di digitalizzazione, in particolare riuscendo a sfruttare il crescente potere dell’intelligenza artificiale.
I livelli più elevati di digitalizzazione (automazione, progettazione generativa e ottimizzazione a ciclo chiuso) fanno leva sull’intelligenza artificiale per operare una trasformazione radicale dei processi ingegneristici, a partire dall’automazione delle attività più banali. Man mano che le aziende progrediscono nel loro percorso di digital transformation, possono far evolvere l’automazione in modo da affrontare compiti sempre più complessi, per raggiungere alla fine la fase quattro, la progettazione generativa. A quel punto l’intelligenza artificiale potrebbe essere in grado di utilizzare il digital twin, unitamente ai dati aziendali, per creare autonomamente i progetti di interi sottosistemi e infine anche di prodotti finiti. Potrebbe utilizzare le simulazioni per sottoporre il prodotto ad un processo a ciclo chiuso di generazione, valutazione ed iterazione, per giungere infine a selezionare la versione, o le versioni, del progetto maggiormente ottimizzate da proporre agli ingegneri, cui spetteranno le decisioni finali.
Il 2024 e oltre
In aggiunta all’inarrestabile aumento della complessità dei dispositivi e dei prodotti, è probabile che nei prossimi anni anche la volatilità della supply chain continui ad influenzare enormemente l’economia globale e la produzione. Le perturbazioni geopolitiche introducono certamente delle nuove sfide, ma anche delle nuove opportunità. Dato che le aziende si stanno gradualmente spostando verso una gestione onshore della propria produzione, e verso nuove aree geografiche come l’India e il Vietnam, si aprono anche prospettive di mercato per il raggiungimento di nuovi clienti.
Le aziende, tramite la digitalizzazione, non solo saranno in grado di soddisfare la crescente domanda di sostenibilità da parte dei consumatori, ma saranno anche in grado di trasformarla in un’opportunità. (Image credits: Gettyimages/pcess609)
La sicurezza, la provenienza dei dati ed una loro affidabile tracciabilità di tipo genealogico sono e continueranno a rappresentare delle sfide impegnative, che vanno di pari passo con la sostenibilità e con la conformità alle norme, dal momento che le aziende sono tenute a dimostrare di essere conformi e sostenibili sulla base di molteplici normative diverse. Ciò si collega anche alle crescenti aspettative dei clienti, i quali si aspettano sempre di più dalle aziende, in particolare che esse lavorino per includere tra i propri obiettivi anche quello di essere dei cittadini responsabili e attenti agli effetti che producono sull’ambiente globale. Se da un lato ciò costituisce senza dubbio una sfida, dall’altro rappresenta anche un’opportunità dal punto di vista prettamente aziendale, in quanto le aziende tecnologiche e i produttori di apparecchiature elettroniche imparano, attraverso i doveri di sostenibilità, anche a risparmiare denaro.
Alan Porter, Global Vice-President, Electronics di Siemens Digital Industries Software