Post on 12-Feb-2017
Ing. Angelo Messina
Chief Research & Development Officer
EnginSoft SpA
VIRTUAL PRODUCT DESIGN IN
MANUFACTURING
� EnginSoft short overview
� Simulation Based Engineering Science (SBES)
� Engineering Simulation
� Focus Automotive
� Other Industrial Sectors
� Industry 4.0
� Final Remarks
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA
Summary
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
21 Ottobre 2016
EnginSoft: L’Azienda
� Multinazionale Italiana nata nel 1983 per iniziativa di un gruppo di ingegneri appassionati di nuove tecnologie e calcolo numerico
� Realtà dinamica, formata da oltre 120 specialisti che impiegano le migliori tecnologie software di Prototipazione Virtuale, Simulazione numerica e Ottimizzazione per sviluppare metodi e prodotti innovativi, in stretta collaborazione con i propri clienti
� Vende, personalizza e supporta le stesse tecnologie hardware e software che utilizza, per sviluppare progetti ed erogare servizi di consulenza alle aziende
� Crede che lavorare su tematiche innovative e strategiche insieme ai propri Clienti sia il vero valore e dia senso al termine di partnership
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
ES England*Coventry
ES Nordic*Lund
ES Germany*Frankfurt
ES France*ParisES America
*Palo Alto, CA
ES America*Houston, TX
Mesagne
Trento
Padova
Bergamo
Torino
Firenze
Competence Center
ES Turkey*Istanbul
ES Italy*Trento
EnginSoft Turkey
Teknopark İstanbul Teknopark Bulvarı
Sanayii Mah. No:1/1A 311 34906 Pendik İSTANBUL
EnginSoft UK
University of Warwick Science ParkThe Venture Centre Sir William Lyons RdCoventry CV4 7EZ
EnginSoft Nordic
IDEON Science Park223 70 Lund
Sweden
EnginSoft Germany
Berner Straße 107 60473, Frankfurt am Main
EnginSoft France
88, Avenue du Genéral Leclerc Bat.A92100 Boulogne Billancourt
Presenza Globale
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
EnginSoft: Caratteri distintivi
� Competenze multidisciplinari e Servizi ad altissimo valore aggiunto� Tecnologie best in class e trasferimento tecnologico� Formazione, Alta Formazione e Training-on-the-job� Progetti di ricerca e Laboratorio accreditato dal MIUR per progetti di
trasferimento tecnologico nel settore del CAE e della sperimentazione virtuale
60+
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Cosa serve, dal punto di vista tecnico/industriale , ad un’azienda manifatturiera (start up o già consolidata) per com petere con successo sui mercati (globali)?
� Avere una buona idea (innovativa)� Saperla tradurre in un concept di prodotto (con attenzione ai servizi connessi)� Sviluppare il prodotto in tempi rapidi (TTM) e con costi adeguati� Ottimizzare le fasi produttive (qualità, produttività)� Saper adeguare il prodotto e la produzione alle esi genze del mercato ( flessibilità )� …….
Quali sono i principali fattori abilitanti?
� Disporre di persone motivate e con competenze adeguate� Utilizzare metodologie, strumenti SW e tecnologie idonee
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA
Premessa
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
21 Ottobre 2016
SBES - Simulation Based Engineering Science
Simulation Based Engineering Science (SBES)
Definizione di SBES*La fusione di conoscenze e tecniche
dell’ingegneria tradizionale con le
conoscenze e tecniche della ‘computer
science’, della matematica e delle
scienze fisiche e sociali.
*Rapporto del Blue Ribbon Panel sulla SBES 2006 by National Science Foundation - USA
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Simulation Based Engineering Science (SBES)
Pay-off della SBES* :
� Medicina : La maggior parte delle malattie (cardiache, respiratorie, neoplastiche, …) e delle
relative cure… comportano reazioni fisiche complesse ed interazioni tra sistemi biologici dal
livello molecolare alla scala dell’organismo. La simulazione ne può aumentare radicalmente
la comprensione, e contribuire, quindi, al miglioramento delle cure ….
*Rapporto del Blue Ribbon Panel sulla SBES 2006 by National Science Foundation - USA
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Simulation Based Engineering Science (SBES)
Pay-off della SBES* :
� Sicurezza / Risk Assessment : in relazione allo sviluppo di sistemi che proteggano l’uomo e
le infrastrutture, e, quindi, in relazione all’ambiente (ad esempio rispetto alla polluzione di
inquinanti), a catastrofi naturali (terremoti, uragani), alla gestione delle riserve d’acqua ed
alimentari, alla distribuzione dell’energia…
*Rapporto del Blue Ribbon Panel sulla SBES 2006 by National Science Foundation - USA
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Simulation Based Engineering Science (SBES)
Pay-off della SBES* :
� Industria : La SBES è ormai ovunque . La sua piena valorizzazione richiede, però:
� che si sviluppino sistematicamente modelli multi-scala ;
� che si espandano i metodi oggi disponibili per la simulazione, a livello macroscopico, di
processi manifatturieri , tenendo conto di comportamenti a livello meso e nano ;
� che si implementino sistemi capaci di trattare effettivamente l’integrazione di sistemi
complessi in ottica di ottimizzazione multi-obiettivo e multi-disciplinare , e di
progettazione robusta ;
� che si possa accertare la validità della sperimentazione virtuale attraverso tecniche
di validazione , verifica , e qualificazione delle incertezze .
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
� Riduzione TTM e Costi Sviluppo Prodotto� Incremento rapporto qualità/costi� Capitalizzazione Know-How
SBES in Industry: Engineering Simulation
� Enorme espansione dei metodi afferenti al settore.� Difficoltà di dare una definizione omni-comprensiva (e/o distintiva) alle discipline,
tecnologie e metodi
� Definizioni� Numerical simulation� Computer Aided Engineering (CAE)� Virtual Prototyping (VP), Virtual Testing (VT), Digital Prototyping (DP), Digital Testing
(DT), Digital Mock-up (DMU);� Intelligent Virtual Prototyping (iVP)� Process simulation (injection molding, metal forming, casting, forging, hydroforming, …)� Computer Aided Production Engineering (CAPE)
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Analisi delle Tolleranze
Stampaggio Fonderia ForgiaturaIniezione di
materie plastiche
Gestione dati sperimentali
Urto Multibody Acustica Fluidodinamica 1D
Fluidodinamica 3D
Elettromagnetismo
Analisi strutturali
Capture Knowlege
Engineering Simulation:
the way to compete
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
Engineering Simulation
� Discipline
� Fluidodinamica� Meccanica� Elettromagnetismo� Acustica� Chimica� Materiali� Manufacturing� Multi-body� Impatto� Analisi accoppiate� Ottimizzazione� …
� Settori
� Automotive� Aerospace� Rail and Marine Industries� Oil & Gas� Energy� Turbomachinery� Mechanics/Structural� Civil Engineering� Electrical and Electronics� Appliances� Food and Beverage� Health Care / Biomechanics� Sport / Amusement� …
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Engineering Simulation
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Impatto
Crash test full scale
GOAL: optimization of biomechanical parameters
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Impatto & Biomechanics
Bugatti seat
Requirements:- composite material strength- metal parts strength- correct biomechanical behavior- scalability
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Impatto
Tablet-holder FGA X250
Requirements:- Force between 8 and 10 N- Avoid unfastening,
rear and lateral impacts ( Std EU & USA)- No rupture (small deformations are allowed)
As designed (CAD, no CAE) CAE driven design
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Impatto
Seal Mounting
PRESS
DOOR DOOR
CABINETSeal mounting Door closure
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Manufacturing
Plastic Injection Moulding Simulation of Lancia Y dashboard
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Manufacturing
Casting Simulation of Ford Iron Engine Block
Filling Solidification Residual StressesBased on�Coupled Navier-Stokes and
Fourier equationsDelivers�Temperatures, velocities,
pressures etc.�Cold shuts, air entrappments
Based on�Complex thermo physical properties�Fourier equationsDelivers�Temperatures, cooling rates, gradients �Shinkage defects, microstructure
Based on�Non-linear elastic - plastic approach�Temperature dependent material propertiesDelivers�Stress distribution before and after machining�Distortion
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Manufacturing – CAPE (Computer Aided Production Engineering)
IVECO Rear wall truck cab Robotised Welding Cells
Arc welding
LASER welding
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Automotive: Virtual Factory
Factory overall simulation: layout, workplace, materials flow, ecc.
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Aerospace & Defence
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Marine Industries
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Oil & Gas and Energy
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Oil & Gas: Impatto
Wellhead Safety Valve Shear Ram System
PunchersShear Ram
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Oil & Gas: Impatto
Wellhead Safety Valve Shear Ram System
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Household AppliancesPyrolitic oven
CFD and Structural Analysis
Washing machine dynamics
Optimisation the air distribution in the fridge and freezer
compartments
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Appliances/ Packaging: Impatto
Fridge drop test
Modello FEM del frigorifero ed imballaggio
LDPE shrink film polietilene a bassa densità
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Food & Beverage / Packaging: Multy-body
Glue Applier
CAM Test CAM Design – Inverse Kinematics
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Calzaturiero: Biomeccanica
Simulazione calzabilità e comfort di calzatura con tacco
Andamento pressioni di contatto
Stato tensionale
Simulazione della calzataPosizionamento
sensori
Confronto Pressioni si contatto su suola
Sperimentali Simulazione
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
SBES: Tecnologia determinante per Industry 4.0
Industry 4.0The Future of Productivity and Growth in Manufacturing Industries.
«Manufacturing will be transformed from single automated cells to fully integrated, automated facilities thatcommunicate with one anotherand boost flexibility, speed, productivity and quality»
«Although the full shift towardIndustry 4.0 might take over 20 years to reach fruition, in the next5 to 10 years key advances will ve established and winners and loosers will emerge»
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
SBES: Tecnologia determinante per Industry 4.0
Big data and analytics
Autonomousrobots
Horizontal and verticalsystem integration
The IndustrialInternet of Things
CybersecurityThe cloud
Additivemanufacturing
Augmentedreality
Simulation
KNOW-HOW CONTROLDIGITAL TWIN
DESIGN FORADDITIVE
MANUFACTURING
ORDER FROM CHAOSMETA-MODELLING
MECHATRONICS
THINGS – SENSORSANTENNAS
CO-SIMULATION
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Industry 4.0 senza 3.0?
Soluzioni tradizionali – Livello di Implementazione
The most complex traditional solutions are still barely i mplemented. Can we do the 4th industrial revolution if we didn’t do the 3rd?
The most complex traditional solutions are still barely i mplemented. Can we do the 4th industrial revolution if we didn’t do the 3rd?
67%47%
31% 31% 29% 28% 28% 22% 15% 14% 12% 11%
21%
37%
31% 34%28%
40% 34%31% 37% 37%
27% 25%
12% 17%
38% 35% 43%32% 38%
47% 48% 50%61% 64%
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
Not ImplementedPartially ImplementedFully Implemented
Traditional Solutions: implementation level*
*Osservatorio Smart Manufacturing 2016
- Politecnico di Milano Manufacturing Group
Final Remarks 1/2
� Il processo di sviluppo di nuovi prodotti non può piùprescindere dall’utilizzo di metodologie e tecnologiebasate sulla modellazione 3D e sulla simulazione
� «Digitalizzare» il processo di sviluppo prodotto deveessere il primo passo per intraprendere la via più generaledella digitalizzazione dell’impresa (Industry 4.0)
� Occorre superare il « digital divide» (soprattutto) delle SMEin termini di nuove competenze, metodi e strumenti
� Le start up di prodotto possono essere avvantaggiate inquanto possono (quasi sempre) essere considerate«native digitali»
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016
Final Remarks 2/2
� Tuttavia per le start up l’utilizzo delle tecnologie di Engineering Simulation può avere un entry level molto costoso
� Per questo motivo sono utilissime iniziative pubblic he (hub tecnologici, laboratori, centri di competenze) e private (acceleratori di imp rese come INDUSTRIO) che rendano meno oneroso questo impegno tramite economi e di scala e sponsorshipdi partner tecnici
� EnginSoft è impegnata nella promozione dell’utilizzo d i queste tecnologie attraverso programmi Academy e partnership tecniche (es. INDUSTRIO)
� Lo scopo è di aiutare a fare crescere le start up.. . con la speranza che poi diventino veri e propri Key clienti/partner
ES overview SBES Focus AutomotiveEngineering Simulation Other SectorsSummary FinalIndustry 4.0
A. Messina - CRO - Enginsoft SpA21 Ottobre 2016