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Pianificazione digitale della fabbrica Taycan: ingegneria tedesca da record

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© Porsche

La prima vettura sportiva completamente elettrica di Porsche è costruita in uno stabilimento realizzato con la progettazione digitale.

Nel 2019, Porsche ha inaugurato la fabbrica più complessa che abbia mai costruito. All’interno, produce la sua prima vettura sportiva completamente elettrica, la Taycan. Per massimizzare la flessibilità dello stabilimento urbano, dove lo spazio interno è piuttosto ridotto, vengono usati sistemi di trasporto senza conducente. Till Moczarski è project manager per la pianificazione digitale del nuovo stabilimento e ha dovuto affrontare queste sfide fin dall’inizio.

Impossibile senza la progettazione digitale

Till Moczarski, in piedi davanti ad una grande finestra, osserva una lussureggiante area verde. “Questi frutteti sono protetti”, dice. “Sono su un crinale che corre tutto attorno a Stoccarda, dove non è possibile costruire edifici più alti delle colline stesse, in modo da non turbare il flusso dell’aria nella conca”, prosegue. I frutteti a cui si riferisce Moczarski e i binari ferroviari vicini ad essi confinano con la fabbrica Porsche.

Questo paesaggio e il fatto che l’area per la costruzione fosse molto limitata hanno spinto Moczarski e il suo gruppo di progettisti a essere oltremodo creativi. Moczarski è responsabile della pianificazione digitale del nuovo stabilimento di montaggio di Zuffenhausen, un quartiere di Stoccarda: qui, da settembre 2019, viene realizzata la prima vettura sportiva completamente elettrica del gruppo, la Taycan. La nuova sede è formata da tre piani fuori terra più uno interrato, dove sono alloggiati tutti i sistemi tecnologici dell’edificio.

Till Moczarski è project manager per la pianificazione digitale nel nuovo stabilimento di montaggio della Taycan a Stoccarda. In precedenza, ha supervisionato la costruzione dello stabilimento Porsche di Lipsia. Per gentile concessione di Porsche AG.

“Per tenere sotto controllo i costi e il cronoprogramma, abbiamo finito per costruire l’edificio parallelamente ai sistemi elettrici, di ventilazione, riscaldamento e antincendio, oltre che ai sistemi per il montaggio dei veicoli”, prosegue Moczarski. I carpentieri metallici erano in cantiere già il giorno successivo all’installazione delle piastre riscaldanti. “Abbiamo dovuto pensare a tutto (dove, cosa, quando) in anticipo”, dice ancora Moczarski. “Non sarebbe stato possibile senza le misure di sicurezza digitali: il controllo preventivo delle collisioni tramite un computer è imprescindibile”.

Nello stabilimento non c’è un cestino della spazzatura o un robot che non sia stato prima approvato dal computer di Moczarski. Ogni dettaglio è contenuto nel modello di pianificazione integrata di Navisworks di Autodesk, creato da Moczarski molto in anticipo rispetto ai primi lavori di fondazione dello stabilimento. Il modello, basato su una scena di Revit che mostrava l’edificio e tutti i suoi sistemi tecnologici, è stato creato dalla società di ingegneria edile RSE. “All’interno del modello, tutti i progettisti, i pianificatori e i fornitori parlano la stessa lingua: è come una sinfonia in cui le persone si incontrano e tutto torna”, dice Moczarski. Se volessimo continuare con la metafora, potremmo definirlo al tempo stesso un compositore e direttore d’orchestra che, ovviamente, apprezza molto l’attenzione ai dettagli e descrive il modello di coordinamento come “corrispondente esattamente alla realtà”.

Modello BIM con tutti i dettagli

I componenti dei fornitori, come le maniglie e i cacciaviti, sono creati usando programmi come Inventor di Autodesk. Devono rispettare al 100% il modello ed essere sincronizzati con il modello BIM dell’edificio usato dagli appaltatori, anche questo creato usando Revit e AutoCAD di Autodesk. Moczarski ritiene che i dettagli possano sempre essere rimossi quando non sono più necessari, ma che aggiungerli in un secondo tempo sia piuttosto difficile. “Il 90 per cento degli errori si verifica durante la pianificazione e, pertanto, deve essere eliminato in questa fase”, dice. Per questo motivo, realizza così anche il più piccolo dei componenti, per evitare collisioni con il veicolo sulla linea di montaggio e tra le diverse macchine all’interno dello stabilimento.

Successivamente, i pianificatori delle fasi lavorative hanno animato il modello di Revit: il modello di pianificazione integrata dello stabilimento corrisponde esattamente alla realtà. Per gentile concessione di Porsche AG.

Moczarski spiega che ha iniziato fin dal 1997 a lavorare regolarmente in 3D, usando le soluzioni Autodesk. All’epoca, trasferiva i disegni cartacei ricevuti dai progettisti in disegni 3D digitali. Quando gli chiedo se abbia imparato a usare il software all’università, mi fa l’occhiolino e risponde: “sono loro ad aver imparato da me”.

Il progetto più importante di Porsche

Till Moczarski era qui fin dall’inizio, quando furono redatti i primi progetti per costruire lo stabilimento Porsche su un terreno edificabile di Lipsia, ma Stoccarda è stata tutta un’altra storia. Alcuni nutrivano dubbi sull’opportunità di costruire uno stabilimento di una tale complessità all’interno di un’area urbana, dicendo che era troppo difficile realizzarlo in un tempo così breve: proprio il genere di sfida che stava cercando Moczarski. “L’esperienza accumulata a Lipsia è stata un aiuto fondamentale per pianificare lo stabilimento di Stoccarda”, dice.

I sistemi di trasporto senza guidatore sono progettati per offrire la massima flessibilità produttiva, senza linee di montaggio “rigide”. Per gentile concessione di Porsche AG.

Il nuovo stabilimento per la Taycan è il maggiore progetto costruttivo dalla fondazione del sito produttivo di Zuffenhausen. È una nuova fabbrica all’interno della fabbrica ed è stata costruita nel tempo record di pochi mesi. Il pavimento del padiglione di montaggio può sopportare un peso di circa 3.100 kg/m2 e il soffitto è alto quasi 8 m. I pilastri hanno una sezione di quasi 1,20 m e l’aria viene completamente ricambiata quattro volte l’ora in tutto l’edificio. Già dando una prima occhiata allo stabilimento così densamente concepito e alla tecnologia costruttiva della copertura a verde, si capisce che i limiti tecnici sono stati superati.

Albrecht Reimold, direttore di produzione e logistica di Porsche, descrive quanto è stata coinvolgente l’inaugurazione dello stabilimento: “Ho trent’anni di esperienza nel settore automobilistico e ho padroneggiato molte situazioni”, dice. “Ma l’integrazione di nuove tecnologie e nuovi processi all’interno di uno stabilimento per ottenere il massimo rendimento è stata la sfida più grande che ho dovuto affrontare”.

I sistemi di trasporto senza conducente offrono flessibilità

Le nuove tecnologie di cui parla Reimold si riferiscono principalmente ai sistemi di trasporto senza guidatore, che sono in grado sia di movimentare le vetture all’interno dello stabilimento sia di muovere le apparecchiature e gli utensili tra due punti senza l’intervento umano. Nello stabilimento produttivo della Taycan non esistono linee di montaggio tradizionali. La produzione si sviluppa su linee ad alta flessibilità che, in una fase successiva, potranno muoversi in tutti gli angoli dello stabilimento. Sono guidate da codici QR disposti sul pavimento e da specchi sui pilastri e le pareti, aumentando la flessibilità dello stabilimento dal punto di vista sia produttivo che architettonico.

Taycan heißt „junges, wildes Pferd“ und kommt aus dem orientalischen Sprachraum. Er ist der erste vollelektrische Sportwagen von Porsche. Credit: Porsche AG

Il nome Taycan è di origine turca e significa “anima di un giovane cavallo vivace”. È la prima vettura sportiva completamente elettrica di Porsche. Per gentile concessione di Porsche AG.

Questo rende Porsche il primo produttore di automobili al mondo a introdurre sistemi di trasporto senza guidatore in serie all’interno della linea di montaggio. “È veramente un balzo in avanti”, dice Moczarski. “Non abbiamo solo risparmiato denaro, ma anche migliorato la flessibilità”. Grazie alla tecnologia del nastro trasportatore il flusso di produzione non è più rigido, ma può adattarsi con flessibilità alle richieste operative. Moczarski descrive l’interazione dei sistemi di trasporto senza guidatore come un “balletto”. I nuovi processi sono prima testati nella realtà virtuale. “La tecnologia e il VRED di Autodesk, uno strumento incredibilmente importante, ci hanno davvero aiutato in questa simulazione”, prosegue.

L’industria 4.0: sostenibile, flessibile ed intelligente

La fabbrica è anche a impatto zero, un aspetto innovativo del quale Porsche è particolarmente orgogliosa, anche perché non ci si è accontentati solo del bilancio finale di CO₂, ma si è adottato un approccio ambientale olistico, basato sulla valutazione degli aspetti che riguardano il consumo di risorse, i rifiuti e la mobilità dell’intero sito. Lo stabilimento ha anche un tetto verde dotato di sistemi fotovoltaici. L’energia elettrica viene prodotta da fonti rinnovabili, mentre gli impianti di cogenerazione alimentati a biogas forniscono ulteriore calore ed elettricità allo stabilimento.

Das Porsche-Werk in Stuttgart/Zuffenhausen: Im markierten Bereich steht nun die neue Taycan-Fabrik. Der komplette Werkplan existiert außerdem digital in Autodesk 3ds Max. Credit: Porsche AG

La fabbrica Porsche di Zuffenhausen, un quartiere di Stoccarda: l’area evidenziata è oggi il sito del nuovo stabilimento di produzione della Taycan. Il piano di lavoro completo è stato realizzato digitalmente con 3ds Max di Autodesk. Per gentile concessione di Porsche AG.

Till Moczarski ovviamente si diverte ad accompagnare i visitatori all’interno dello stabilimento; al termine del giro, incrocia un robot per il trasporto di materiale che, avvicinandosi alle persone, si ferma e suona il clacson. Moczarski e gli altri si spostano, lasciando che il robot prosegua il proprio percorso. Il lavoro nel padiglione di montaggio va avanti di corsa. Quando qualcuno gli chiede se ora il suo lavoro sia finito, Moczarski sorride. “Molte persone sottovalutano quanto il modello digitale di coordinamento sia proiettato in avanti”, spiega. “Non è solo la base per la pianificazione, ma deve seguire l’intera vita dell’edificio”.

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