CLOUDNC È PRESENTE IN MACCHINE - PUBBLICATO IL 9 SETTEMBRE 2019.
Perché la programmazione NC per il taglio sottrattivo dei metalli non può essere facile come quella per la produzione additiva? In pratica, si presenta un file 3D a un sistema di programmazione e si preme "via". Andrew Allcock ha visitato un'azienda che ha raggiunto questo obiettivo, ma ha anche un'ambizione molto più grande.
La realtà della programmazione NC per i pezzi prismatici complessi, come i lettori sanno, è che la generazione di una serie di istruzioni per azionare una macchina CNC può richiedere giorni o addirittura settimane. Anche per i pezzi più semplici sono necessarie ore di lavoro esperto e qualificato, utilizzando "un software orribile, il CAM", come sostiene Theo Saville, CEO di CloudNC, un'azienda di sviluppo software e lavorazione CNC con sede nel Regno Unito e finanziata da venture capital, appena uscita dalla "modalità stealth".
Sia che si tratti di un prototipo o di una produzione di milioni di pezzi con macchine utensili CNC per il taglio dei metalli, la programmazione NC è una costante, ma quanto più bassa è la dimensione del lotto, tanto maggiore è la percentuale dell'intero ciclo di progettazione-fabbricazione consumata dalla programmazione NC. "Se si tratta di lotti a basso volume e di prototipi, la programmazione CAM può facilmente rappresentare il 90% del costo del cliente. Quindi, i piccoli lotti e i prototipi sono fenomenalmente più costosi del necessario", afferma Saville.
Un altro problema è che la maggior parte dei cicli di lavorazione generati attraverso la programmazione tradizionale sono inefficienti, aggiunge. "Ci sono trilioni di modi per realizzare anche un semplice componente con una di queste macchine CNC. Tuttavia, solo alcuni di questi modi sono veramente veloci. Gli esseri umani sono molto bravi a trovare un modo accettabile per realizzare i componenti, ma è al di là delle nostre capacità trovare il percorso ottimale per realizzare un componente con le attrezzature disponibili, perché ci sono troppi modi per ottenerlo".
Parlando con gli enti del settore, l'amministratore delegato ha affermato che quasi tutto ciò che viene prodotto in quello che, a suo dire, è un mercato globale di oltre 100 miliardi di sterline per la lavorazione di componenti all'anno, viene realizzato a una velocità pari alla metà di quella possibile, il che significa che i costi possono essere dimezzati "senza alcuna modifica alle attrezzature".
E continua: "Se si riuscisse a rendere autonomo questo processo; se si potesse automatizzare la programmazione e ottimizzare il programma di lavorazione risultante, si potrebbe più che dimezzare il costo di produzione di tutti quei componenti metallici. In alcuni casi, a seconda del metodo di fabbricazione, si potrebbe ridurre il costo dei pezzi di un fattore 10. È su questo che abbiamo lavorato, in segreto, negli ultimi quattro anni".
Al software sviluppato viene dato in pasto un file di pezzi 3D con i relativi requisiti di tolleranza, viene definita la dimensione del blocco di partenza e i parametri dell'attrezzatura di produzione (materiale, macchina, attrezzatura, utensili) sono noti al software. La generazione del programma NC ottimale avviene quindi in pochi minuti. Un pezzo aerospaziale che avrebbe richiesto una settimana di programmazione può essere lavorato in soli 10 minuti e il suo funzionamento è "praticamente garantito", non richiedendo la presenza di una persona per il primo ciclo. E, naturalmente, questa riduzione dei requisiti di programmazione affronta anche la sfida delle competenze. Secondo Saville, i programmatori NC che vanno in pensione sono molto più numerosi di quelli che vengono formati.
Ciò significa che per piccole quantità o prototipi è possibile "ridurre notevolmente i costi" e consegnare il componente al cliente più rapidamente. Inoltre, con un tempo di ciclo almeno doppio rispetto a quello che si sarebbe potuto creare, anche i costi crollano, e questo sarà possibile in pochi mesi.
Ma pone la domanda retorica: "Perché non è stato fatto prima?". Perché è "fenomenalmente complesso", risponde, aggiungendo: "Si tratta probabilmente di una delle tecnologie più difficili da costruire nel settore manifatturiero in questo momento". Parte della soluzione è rappresentata dalla potenza del cloud computing, ma la potenza di calcolo non è la risposta: sono state necessarie molte aree di sviluppo, tra cui "modi completamente nuovi di rappresentare la geometria in un computer", oltre al sostegno di venture capital per 11,35 milioni di sterline dal 2016, con un ulteriore round di raccolta fondi previsto per il prossimo anno. Questo sostegno ha permesso all'operazione di attirare "i migliori ingegneri informatici del mondo per risolvere questo problema, che non può essere risolto con un sacco di normali ingegneri informatici... richiede lo sviluppo di una scienza informatica completamente nuova".
USATELO, NON VENDETELO
Ma l'azienda non ha intenzione di vendere questo software, bensì di utilizzarlo per sostenere la creazione di una rete globale di aziende manifatturiere in grado di sfruttarlo e di fornire un servizio che altri non possono semplicemente eguagliare. E ha già il suo primo stabilimento operativo. Una struttura di 25.000 metri quadrati a Chelmsford, inaugurata nel gennaio di quest'anno (vedi articolo online), che sta già servendo i clienti con pezzi realizzati "in modo più rapido, migliore ed economico, utilizzando il software di base della tecnologia CloudNC e tutto ciò che stiamo costruendo intorno ad esso". Anche l'ultima parte della dichiarazione è importante.
Controllando l'ambiente in cui il software viene applicato, si eliminano le variazioni che il software dovrebbe affrontare se venisse venduto ad aziende con molti tipi di attrezzature diverse, sottolinea il CEO, il che significa che lo sviluppo del software può essere altamente focalizzato. La standardizzazione dell'ambiente di produzione offre anche un secondo vantaggio: la possibilità di ottimizzare tutti gli altri elementi della catena del processo produttivo. Uno di questi è l'automazione dei preventivi, che possono passare da un processo che richiede giorni o settimane a uno istantaneo e automatico.
Oltre al vantaggio di un ambiente di produzione standardizzato, con tempi di produzione noti, afferma: "Si possono fare cose molto interessanti sulla programmazione della fabbrica che non sono opzioni disponibili per nessun altro... Si può costruire tutta questa tecnologia che rende l'intero processo, dall'invio di un preventivo alla consegna del componente al cliente, iper-efficiente perché si è sbloccata l'automazione di base".
La prima fabbrica di CloudNC, pur guadagnando un po' di soldi con la produzione di componenti, è in realtà il fulcro dello "sviluppo di un modello scalabile, un progetto di automazione ed efficienza massiccia che è stato progettato per essere 'copiato e incollato' in tutto il mondo". E l'introduzione di fabbriche scalabili inizierà dopo il prossimo ciclo di finanziamenti nel 2020 "molto rapidamente". Egli suggerisce che potrebbero esserci quattro fabbriche entro la fine del prossimo anno.
Una visione abbastanza grande? Grande, ma non la destinazione finale, rivela Saville. "La nostra visione finale è un po' più grande. La lavorazione CNC era il punto di partenza più ovvio per noi, perché si tratta di un problema di valore fenomenale da risolvere; davvero difficile, ma pensavamo che sarebbe stato possibile. Si è rivelato molto, molto più difficile di quanto pensassimo - pensavamo di essere al punto in cui siamo oggi circa tre anni fa. Ma ciò che vogliamo davvero realizzare è la completa automazione della produzione di componenti primari, ovvero di parti realizzate in blocchi di metallo o plastica.
"Oggi, se voglio acquistare componenti metallici, il processo è davvero orribile. Dovrò inviare e-mail a molte fabbriche, la maggior parte delle quali non risponderà; quelle che lo faranno mi faranno avere un preventivo in un certo numero di giorni; se lo pagherò, sarà più costoso del necessario; la qualità potrebbe essere bassissima; non saprò nulla del mio ordine mentre viene prodotto; si spera che arrivi in tempo, ma per lo più nell'industria le cose arrivano in ritardo". La sua critica non è rivolta alle persone che lavorano nell'industria, ma al software e ai sistemi con cui lavorano e all'interno dei quali lavorano, va detto. Il processo previsto dal CEO di CloudNC comprende: caricamento di un modello 3D; preventivo istantaneo; feedback immediato sulla progettazione per la producibilità; identificazione dei fattori di prezzo e di costo all'interno di questo processo, che consente di apportare modifiche; acquisto online: non importa dove viene prodotto, potete dimenticarvene, dice, aggiungendo: "È come Amazon. So che il pezzo arriverà rapidamente, al prezzo giusto e posso contare sulla sua correttezza".
Tutte le cose intelligenti avverranno nella catena di fornitura, utilizzando fabbriche automatizzate in cui le macchine sanno già come produrre il pezzo, quindi i pezzi arriveranno sicuramente in tempo. "Sarete in grado di ricevere migliaia di pezzi in un lasso di tempo molto ridotto", assicura. Anche se sono distribuiti in diversi stabilimenti, saranno identici grazie alla natura standardizzata del loro ambiente di produzione. "Se si riesce ad automatizzare completamente la macchina CNC, nulla impedisce di distribuire la produzione su migliaia di macchine. Ciò significa che mentre oggi potrebbero essere necessari alcuni mesi per ottenere una tiratura di mille unità, in futuro potrebbero bastare pochi giorni". ("Lavorazione a sciame" sembra un modo appropriato per dirlo).
Sviluppando questa combinazione di software e hardware di produzione, CloudNC sta unendo, dice Saville, la migliore cultura manifatturiera impiegata in aziende come Toyota e la cultura tecnologica ad alta crescita presente in aziende come Google. "Stiamo cercando di combinarle insieme per creare una nuova cultura tecnologico-produttiva che sia superveloce e innovativa, in grado di risolvere problemi come questo". E conclude: "Tra cinquant'anni, prevediamo che tutti i tipi di produzione saranno autonomi. Che si tratti di un'unità o di un milione, di un pezzo o di un intero assemblaggio, anche complesso come un motore, basterà lanciare un file 3D in un sistema di supply chain e riceverlo indietro senza alcun coinvolgimento umano. Ciò che rende possibile questo è che ogni macchina sappia cosa è in grado di produrre, con fabbriche di macchine in cima alla catena di fornitura in grado di chiamare le altre nella catena, in modo completamente automatico".
LE PERSONE DIETRO CLOUDNC
Il consiglio di amministrazione prende in considerazione:
- Theo Saville ha un passato nella ricerca sulla stampa 3D, nelle vendite e nella ricerca sulla produzione presso il Warwick Manufacturing Group. È in questo periodo che Saville ha avuto l'idea di automatizzare la programmazione NC, come avviene per la stampa 3D, vedendo quali software venivano utilizzati e quanto tempo richiedevano.
- Il CTO Chris Emery, ex Google, ha un background nel settore del calcolo ad alte prestazioni e delle unità di elaborazione grafica.
- Siraj Khaliq è fondatore ed ex-CTO della Climate Corporation, venduta a Monsanto per 930 milioni di dollari.
- Paul McNabb è ex responsabile della strategia di Cisco Systems.
- Chris Mairs è l'ex-CTO di Metaswitch Networks
- Simon Murdoch è l'ex vicepresidente di Amazon Europa, alle dirette dipendenze di Jeff Bezos.
Oltre al sostegno del capitale di rischio, che proviene da "alcuni dei migliori investitori di intelligenza artificiale al mondo", l'azienda ha ricevuto finanziamenti dall'ente governativo Innovate UK, nonché l'aiuto dell'High Value Manufacturing Catapult.
Ad agosto CloudNC contava circa 75 persone, tra cui più di 20 ingegneri software provenienti da aziende "fenomenali", ma probabilmente tra un anno ne impiegherà centinaia, come rivela il CEO.
ARTICOLO ESTESO DA QUI
Dopo la presentazione di Theo Saville alla stampa all'inizio di quest'anno, in cui ha illustrato CloudNC e le sue ambizioni, come descritto nell'articolo principale, Machinery si è recato alla "Factory One" di Chelmsford per vedere la parte commerciale dell'iniziativa.
L'unità industriale di CloudNC si trova a circa 1,5 miglia dal centro della città, nella nuova zona industriale di Clock Tower. Quando ci si reca allo stabilimento, la scena dei negozi sulla strada principale è ormai familiare: concessionari di auto, un negozio di bricolage Homebase, un autolavaggio, il self-storage Big Yellow e poi un grande parco commerciale, Clock Tower, dove si trovano alcuni dei soliti sospetti: Aldi, M&S, Furniture Village, DFS, Dunelm e Costa. Dall'altra parte della strada si trovano Topps Tiles, Halfords, Formula One Autocentre e Hot Tub Barn.
Sul percorso c'era una grande fabbrica, Teledyne e2v, azienda innovatrice di componenti elettronici a livello mondiale, e dietro le grandi attività di vendita al dettaglio già menzionate c'erano alcune piccole attività industriali. Ma il complesso industriale e commerciale della Clock Tower si trova su quello che in precedenza era il sito di 11 acri del produttore di bevande Britvic, l'azienda più amata di Chelmsford, come ha sottolineato la stampa locale in un articolo retrospettivo sull'azienda che ha aperto le sue attività in città nel 1955. La fabbrica ha chiuso nel 2014, dopo l'acquisto da parte del produttore di bevande britannico AG Barr, famoso per l'Irn-Bru.
Un simile paesaggio urbano post-industriale potrebbe essere visto in molti luoghi, eppure in questo contesto si sta creando niente meno che il modello futuro della lavorazione globale dei metalli in subappalto, un modello dirompente. È una giustapposizione interessante, del tutto invisibile agli acquirenti che affollano il parco commerciale adiacente.
L'ambizione di CloudNC è già stata delineata nell'articolo principale, ma come si presenta un'azienda del genere sul campo - "dov'è la carne?", per così dire. Innanzitutto, dall'esterno l'operazione appare come una qualsiasi unità industriale moderna. Certo, il nome, CloudNC e non VC Engineering o VC CNC Machining, allude a un approccio più moderno. Alla reception c'è un indizio rivelatore del tipo di azienda in cui si sta entrando. Su un tavolo c'è una copia di "Start with why", scritto da Simon Sinek, che ha dato vita a un movimento per aiutare le persone a diventare più ispirate sul lavoro e, a loro volta, a ispirare colleghi e clienti. Più di 28 milioni di persone hanno visto il suo omonimo discorso TED, il terzo video TED più popolare di tutti i tempi(https://is.gd/oxehep ), secondo le recensioni di Amazon.
Dalla reception, sulla strada per le aree di officina e di programmazione NC, si passa attraverso un'area di riposo/pranzo/bevanda che vanta anche un tavolo da calcio - un'attrezzatura forse più associata a un'azienda tecnologica di software. E le persone che lavorano nella struttura sono decisamente al di sotto della demografia tradizionale delle aziende di ingegneria; l'età media dei dipendenti dell'azienda è stimata dall'amministratore delegato Saville a 30 anni o meno (probabilmente tra i 10 e i 20 anni al di sotto dell'età media del settore ingegneristico; un terzo della forza lavoro del settore manifatturiero ha più di 50 anni). È la generazione Y, quella del creatore di Facebook Mark Zuckerberg. Questa generazione è definita come: nativi digitali; aspiranti alla libertà e alla flessibilità; imprenditori digitali che lavorano con le organizzazioni, non per loro.
Circa 35 dipendenti di CloudNC si trovano a Chelmsford e il resto nella sede centrale di Londra, dove lavorano circa 25 ingegneri software. Questa operazione da 75 dipendenti in totale, anche se diventerà molto più grande, vanta un dipartimento interno di otto persone per le risorse umane e lo sviluppo dei talenti che cerca persone che si adattino alla cultura di CloudNC - l'azienda è "molto preziosa sulla nostra cultura". Vuole persone calme, razionali, appassionate, dotate di talento, che accettino facilmente le novità, che vadano d'accordo con gli altri e che abbiano una mentalità di crescita, quindi seleziona la personalità, l'atteggiamento e l'attitudine prima delle competenze specifiche. Per trovare queste persone, deve fare molti colloqui e può scegliere di assumere quelle che rientrano nei suoi parametri, "perché possiamo permettercelo". Le persone sono sicuramente l'asset principale dell'azienda e la sua caratteristica più evidente.
L'area dell'officina, che è ancora prevalentemente spaziale ma ospiterà fino a 20 macchine utensili a controllo numerico, appare più tradizionale. Ci sono centri di lavoro DMG Mori a 5 assi e caricamento automatico dei pallet Erowa; macchine Mazak a 5 assi e FANUC a 4 assi, oltre a un tornio CNC (necessario per supportare un servizio completo, ma è sui pezzi prismatici che si concentra l'attenzione).
È qui che viene creato il sistema di produzione standardizzato di CloudNC e i processi associati, e che viene testato e applicato il software di programmazione NC automatizzato. È il luogo in cui un mondo digitale ad alta tecnologia incontra il mondo fisico più tradizionale del taglio dei metalli.
L'azienda raddoppierà il suo attuale spazio a Chelmsford acquisendo un'unità adiacente. È qui che CloudNC svilupperà il suo "modello" - il modello che poi andrà a "tagliare e incollare" in luoghi che saranno guidati dalla "disponibilità di fornitori, clienti e talenti". Non si tratta di clienti qualsiasi, va detto. CloudNC vuole lavorare con aziende che spendono 500.000 sterline e oltre in subappalti e che sono "pronte e disposte a impegnarsi pienamente in ogni momento" con CloudNC; clienti di alta qualità. Con la Factory One avviata a gennaio di quest'anno, l'azienda ha già 30-40 clienti, con rappresentanti di tutti i principali settori industriali: medicale, petrolio e gas, motorsport e aerospaziale automobilistico. Ma l'alluminio è stato il materiale principale finora affrontato utilizzando il suo software di creazione automatica di programmi NC. Il giorno della visita di Machinery era in corso un test sull'acciaio dolce, ma il software è stato progressivamente convalidato per altri materiali.
L'espansione del modello di fabbrica di successo seguirà un cosiddetto Round B di finanziamenti di capitale di rischio, a partire da 20 milioni di sterline, per finanziare l'acquisto di "un numero a tre cifre" di macchine utensili per alimentare quello che, nel gergo dei VC, sarà un "motore di crescita". L'approvvigionamento di grandi volumi di macchine utensili per le fabbriche "taglia e incolla" è un problema potenziale, perché ovviamente potrebbero esserci vincoli di fornitura.
Per descrivere il tipo di investimento che CloudNC rappresenta, visto con gli occhi dei VC, Saville usa il termine "moonshot": significa che l'opportunità è grande e che per realizzarla sarà necessario un finanziamento proporzionalmente grande.
Ma c'è un lavoro dettagliato da fare prima di questa espansione aggressiva. Girando per l'officina, l'amministratore delegato spiega alcuni dei problemi attuali che si stanno affrontando sulle macchine. La maggior parte di essi riguarda l'integrazione del software tra macchina e automazione, le capacità di comunicazione delle macchine e ciò che possono comunicare su se stesse, oltre alle variazioni tra i risultati di lavorazione su macchine di marche diverse che eseguono lo stesso programma NC di base (ma post-processato per ciascuna macchina), queste ultime dovute ai diversi controlli e alle diverse impostazioni dei parametri della macchina. Ma tutti questi problemi sono fondamentalmente di natura software e quindi risolvibili. Ad esempio, una volta configurata una macchina, qualsiasi altra macchina dello stesso modello sarà fornita con la stessa configurazione. Ma ci sono anche problemi di ingegneria meccanica di base, come i presetting laser che si contaminano con i trucioli, che devono essere risolti.
Il CEO è chiaramente frustrato per la mancanza di connettività della macchina e di capacità di comunicazione di serie. Non sono sufficienti e suggerisce che, in quanto tali, le macchine utensili non sono "completamente funzionanti... dovrebbero funzionare quando toccano terra... dovrebbero essere completamente connesse - non è il 2019".
Ma in termini di taglio, l'apparecchiatura scelta può raggiungere facilmente tolleranze di 50 micron, ma con tolleranze inferiori a 20 micron, e certamente con requisiti di un solo micron, viene applicata una sequenza di "semi-finitura/misura/aggiornamento offset/taglio finale" per garantire il risultato. L'idea è quella di sviluppare processi in macchina completamente automatici in grado di produrre pezzi corretti. "Anche se il tempo di ciclo è più lungo, vogliamo un processo totalmente riproducibile che non richieda il coinvolgimento di persone".
Ma per quanto riguarda l'automazione in generale, la giuria non è ancora pronta, spiega il CEO. "Le celle [di macchine] gestite da persone che sono dirette in modo efficiente sono un'opzione più economica di un robot. Una persona può gestire fino a 20 macchine. Persone contro robot è ancora una questione aperta".
E da dove verrà questo software per dirigere le persone in modo efficiente? Naturalmente sarà sviluppato internamente. Chris Emery, CTO di CloudNC, sta attualmente sviluppando un Sistema Operativo di Fabbrica (FOS) che "gestirà una fabbrica come dovrebbe essere gestita... l'ERP è orribile". Il FOS, che impiegherà l AI, comprenderà l'ambiente della fabbrica e avrà una "comprensione probabilistica di ciò che potrebbe andare storto", per cui inserirà un adeguato margine di flessibilità in qualsiasi programma generato per assicurarsi che i pezzi vengano consegnati in tempo. E se qualcosa dovesse andare storto, il FOS imparerà, ricalcolerà istantaneamente, aggiornerà le attività e dirigerà le persone nel modo necessario. In questo modo, le fabbriche CloudNC avranno un "utilizzo delle macchine molto più elevato [rispetto alla norma attuale] senza deludere i clienti", spiega il CEO, aggiungendo: "Ci sono pochissimi limiti a quanto possiamo fare: il sistema può ordinare utensili, materiali e pianificare". Quindi, un software come quello di Amazon che gestisce i suoi magazzini, suggerisce Machinery? Sì, un buon parallelo, concorda. Amazon è fortemente integrata verticalmente, sviluppa tecnologie uniche in molti settori e acquisisce anche aziende che le possiedono. L'acquisizione, tuttavia, non è in primo piano nella strategia di CloudNC.
I processi di officina basati sulle persone che si trovano all'interno di un ambiente così diretto vengono ancora messi a punto attraverso la formazione lean/kaizen. Ora c'è un dipendente di alto livello incaricato esclusivamente di guidare un regime di miglioramento continuo. Un primo vantaggio è stato la riduzione del tempo di attrezzaggio degli utensili di quattro volte in pochi giorni. Il prossimo passo sarà la messa a punto delle macchine. "Ci saranno eventi kaizen regolari; non ci sarà mai fine... miglioreremo ad alta velocità". Tutto ciò contribuirà a velocizzare il viaggio dei pezzi attraverso la fabbrica, che attualmente dura fino a tre settimane ma che "dovrebbe essere di pochi giorni".
Se la presentazione iniziale di Theo Saville della strategia e delle ambizioni di CloudNC è stata impressionante, la visita al laboratorio di ricerca e sviluppo di Chelmsford è servita solo a sottolineare l'attenzione e gli sforzi profusi per realizzarla. Inoltre, ha dimostrato chiaramente che l'azienda è un nuovo tipo di subfornitura di taglio dei metalli, la cui completezza dell'approccio al sistema di produzione standardizzato, diretto da un software originale e altamente efficiente, e l'ambizione globale del "taglia e incolla" la pongono davanti ad altre operazioni di lavorazione che offrono preventivi online immediati e consegne rapide.
CloudNC è presente in Machinery.
