Dall’America la rivoluzione della simulazione numerica

Sotto la presidenza di Barack Obama prima, sotto quella di Donald Trump poi, gli Stati Uniti sono tornati a puntare sul settore manifatturiero, che costituisce un pilastro delle economie di molti stati, sia del nord (come il Michigan o l’Ohio), sia del sud (ad esempio le due Carolina). Chiaramente la rivoluzione delle ICT, e la crisi economica del 2008, hanno cambiato pelle al settore in modo profondo e duraturo, ma permane il fatto che il manifatturiero dà lavoro al 12% della forza-lavoro statunitense, e genera oltre l’11% del PIL e più della metà dell’export totale. Inoltre esso genera due terzi di tutta la R&D statunitense.

Il manifatturiero è decisivo per l’evoluzione dell’economia più importante del mondo, e ha ricadute di rilievo anche per l’economia italiana, che ha nel manifatturiero la sua vera spina dorsale. Quanto succede nelle fabbriche di Detroit, Cleveland, Austin o Raleigh si ripeterà, tra cinque o forse dieci anni, in quelle di Milano, Torino, Vicenza, Roma, Bari, Pisa. E proprio per comprendere un po’ meglio quello che sta accadendo al di là dell’Atlantico, e in particolare l’impatto della simulazione numerica sul manifatturiero USA, mi sono confrontato con un manager italiano che di questi temi se ne intende: Valerio Marra, pugliese con studi a Bologna (laurea in ingegneria nucleare e poi dottorato).

Grande esperto di simulazione numerica – una tecnica che rende possibile l’esecuzione di esperimenti su un modello virtuale che “imita” le dinamiche e i meccanismi di un sistema reale molto complesso –, Marra vanta una carriera sbalorditiva che lo ha portato a essere vice-presidente di una delle aziende più avanguardia nell’ambito del cloud computing. Oggi risiede a Boston, uno dei più importanti laboratori del nuovo manifatturiero, che trae la sua linfa più vitale proprio dai big data, il “petrolio del XXI secolo”, e che ha nella simulazione numerica una delle sue frontiere dell’innovazione più importanti.

Spiega:

«Quello che osservo attraverso la lente della simulazione numerica è che tantissimi ingegneri e product designer stanno comprendendo come i dati, che in effetti sono sempre stati a loro disposizione, ora possano essere integrati ed analizzati per capire in anticipo e con maggiore dettaglio l’effetto dei processi manifatturieri sul prodotto finito, nonché le prestazioni sul campo. Uno dei maggiori risultati secondo me è la possibilità di usare le idiosincrasie di alcuni processi a proprio vantaggio. In questo caso i dati raccolti tramite sensori di ultima generazione e l’uso di tecniche di machine learning riduce notevolmente il numero di prototipi necessari per avere un prodotto della qualità desiderata».

Se ancora negli anni ’70 per prototipare un prodotto si ricorreva alla balsa, ed era a cura di tecnici dotati di grande manualità, e oggi molte PMI italiane usano la stampante 3D, domani ricorreranno alla simulazione numerica, con maggior efficienza e precisione.

«Tale tecnologia è importante perché comporterà meno prototipazione fisica, e ci permetterà di comprendere meglio i processi grazie alle possibilità di inserire sensori virtuali in ogni punto del prodotto senza alterarne il comportamento; ancora, ci permetterà di sperimentare fenomeni molto costosi da replicare in laboratorio. Si pensi ad un dispositivo che andrà nello spazio per esempio, o applicato a un paziente in ospedale. Un altro orizzonte importante è la sperimentazione virtuale dell’effetto dell’uso di diversi e nuovi materiali».

A parere di Marra la simulazione numerica, che renderà le PMI più agili in quanto gli consentirà finalmente di «adattare il proprio flusso di lavoro in corso sulla base dei nuovi desideri del cliente o delle necessità di cambiare processi e materiali» è ormai parte dell’intero ciclo di sviluppo e produzione di prodotto.

«Producendo dati strutturati e definiti dagli ingegneri sin dall’inizio del processo di simulazione, l’integrazione di questa tecnologia con IoT, Big Data, ML/AI, e PLM (Product Life Management) è accettata senza grosse difficoltà. Rimane il problema della gestione della notevole mole di dati, e la necessità di avere potenze di calcolo piuttosto elevate per avere risultati in tempi ragionevoli. Ma queste difficoltà stanno per essere risolte dalle tecnologie di calcolo nel cloud».

Secondo Marra le PMI statunitensi, tradizionalmente gravitanti intorno a questa o a quella large corporate, hanno capito la portata per così dire emancipatoria della simulazione numerica, così come dell’IoT, dell’AI e del ML (Machine Learning). Come ben sintetizza, «stanno cercando di innovare per liberarsi dalla dipendenza dal loro principale committente». Il futuro del manifatturiero è anche questo.

La copertina del post è derivata da Pixabay.