Vermeer ridefinisce l'innovazione per i macchinari pesanti

Sviluppare, progettare e produrre macchinari industriali e agricoli di grandi dimensioni significa affrontare la complessità su tutti i fronti. Gli ingegneri che si occupano di macchine e impianti industriali devono integrare perfettamente gli enormi sistemi meccanici (come telai in acciaio e trasmissioni), i sistemi idraulici con tolleranze rigide, i sistemi elettronici sofisticati e i complessi controlli software in un'unica macchina, in cui tutti i sottosistemi devono interagire tra loro alla perfezione al fine di garantire potenza elevata e controllo preciso. Inoltre, ogni sistema e componente, dai sensori alle saldature strutturali, deve essere realizzato per resistere alle sollecitazioni sul campo, come vibrazioni costanti e carichi d'urto, calore estremo, polvere e fango persistenti e molto altro. Superare queste sfide richiede una certa disciplina ingegneristica, strumenti di progettazione avanzati e una cultura di miglioramento continuo. Questo impegno verso la precisione e l'innovazione è da sempre una priorità di Vermeer Corporation.

Vermeer ha costruito la sua reputazione su un principio guida: Deve esserci un modo migliore. Dalla pressa per fieno rotonda che ha rivoluzionato l'agricoltura alle perforatrici orizzontali direzionali che hanno reso possibile l'installazione sotterranea della fibra ottica, il produttore di macchinari con sede in Iowa ha costantemente progettato soluzioni per affrontare problemi concreti. Dalla sua prima macchina, un sollevatore meccanico per carri che ha semplificato e velocizzato lo scarico del mais, a oltre 100 modelli attualmente in produzione e una presenza globale in continua espansione in America Latina, Europa, Medio Oriente, Africa, Asia e Australasia, oggi Vermeer affronta sfide complesse: progettare in modo efficiente macchinari sofisticati con migliaia di componenti, gestire normative sempre più stringenti e offrire soluzioni affidabili e innovative ai clienti di tutto il mondo.

Per soddisfare queste esigenze, Vermeer si affida in modo significativo al software CAD 3D SOLIDWORKS® di Dassault Systèmes e alla piattaforma 3DEXPERIENCE®, che consentono all'azienda di migliorare la collaborazione, accelerare i cicli di progettazione, gestire i dati e mantenere elevati standard qualitativi, tenendo il passo con la crescita aziendale.

Progettazione orientata alle prestazioni

Il portfolio dei prodotti Vermeer comprende macchinari altamente complessi, come le perforatrici orizzontali direzionali, che integrano sistemi idraulici, elettronici e di controllo in assiemi che possono facilmente superare i 10.000 componenti.

"Utilizziamo SOLIDWORKS per progettare la nostra perforatrice di medie dimensioni, una macchina estremamente complessa con numerosi componenti idraulici ed elettrici, impiegata per l'installazione di cavi per linee telefoniche, elettriche e fibra ottica in tutto il mondo," spiega Greg Johnson, System Analyst Manager di Vermeer.

Questa perforatrice innovativa è dotata di funzionalità avanzate che assistono gli operatori nel prendere decisioni precise, evitando linee idriche o fognarie durante le operazioni di perforazione. Vermeer utilizza SOLIDWORKS per progettare ogni aspetto della macchina, dai principali componenti strutturali ai più piccoli e complessi dettagli. Infatti, SOLIDWORKS è l'unica piattaforma utilizzata da Vermeer per tutte le attività di progettazione meccanica nel CAD.

"Uno dei vantaggi di lavorare con SOLIDWORKS è la possibilità di riutilizzare i componenti in diversi modelli di macchina," prosegue Johnson. "Molti di questi componenti si possono riutilizzare da una trivella all'altra. Grazie alla modellazione parametrica di SOLIDWORKS, gli ingegneri possono adattare un progetto esistente a una macchina diversa semplicemente aggiornando la geometria di base. Quando un componente viene aggiornato in SOLIDWORKS, la modifica si propaga automaticamente in tutti gli assiemi in cui viene utilizzata la parte, risparmiando tempo e riducendo il rischio di errori di progettazione." 

Con la crescita di Vermeer, si è verificato un aumento significativo dei dati di prodotto e della complessità progettuale, che gli strumenti tradizionali non erano più in grado di gestire in modo efficiente. Harold Sullivan, Director of Product Lifecycle Management di Vermeer, descrive come i sistemi frammentati abbiano generato inefficienze: “Utilizzavamo 53 strumenti diversi per gestire un progetto, con 20 posizioni differenti per archiviare le informazioni e 25 sottoprocessi collegati a una singola attività."

La piattaforma 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes è stata scelta per unificare i processi e creare una fonte unica e affidabile per i dati di ingegneria e produzione. Passando a un sistema basato sul cloud, Vermeer ha ottenuto maggiore scalabilità e aggiornamenti regolari, evitando le interruzioni causate da lunghi processi di aggiornamento software. "[L'aggiornamento manuale di SOLIDWORKS] ci richiedeva circa otto mesi. Sono state necessarie centinaia di ore di lavoro per completare quell'aggiornamento," ricorda Sullivan. "Nello stesso periodo, la nostra piattaforma cloud 3DEXPERIENCE è stata aggiornata [automaticamente] tre volte, praticamente senza alcuno sforzo da parte nostra."

Oltre all'efficienza, 3DEXPERIENCE ha fornito un framework per una maggiore disciplina organizzativa. Gli ingegneri ora operano secondo controlli definiti per le modifiche dei prodotti, sistemi di classificazione delle parti e regole di gestione delle configurazioni. Invece di creare parti duplicate, gli ingegneri possono cercare attributi come la dimensione della ventola, il numero di pale o l'orientamento del mozzo per trovare rapidamente ciò di cui hanno bisogno. Il risultato è una riduzione delle parti ridondanti, costi di inventario più contenuti e una maggiore coerenza progettuale tra le diverse linee di prodotto.

Implementando la gestione del ciclo di vita del prodotto tramite 3DEXPERIENCE, Vermeer ha stabilito una base solida per la collaborazione globale, la standardizzazione nella gestione dei dati e la scalabilità a lungo termine, mantenendo SOLIDWORKS al centro del proprio processo di progettazione.

Gli operatori di macchinari di grandi dimensioni spesso lavorano per molte ore in ambienti ad alta pressione. Una modifica progettuale che riduce l'affaticamento o migliora la visibilità può contribuire a salvare vite umane. Per questo motivo, le cabine moderne sono pressurizzate e climatizzate per ridurre polvere e rumore. Sono inoltre dotate di sedili ergonomici, visibilità ottimale e comandi a basso sforzo, per diminuire la fatica dell'operatore e mantenere alta la concentrazione durante turni prolungati. I vincoli logistici impongono inoltre che molte macchine di grandi dimensioni siano progettate in modo modulare, così da poter essere smontate in sezioni trasportabili su strada secondo le normative vigenti e riassemblate rapidamente in cantiere.

Scott Riddle, Senior Machine Tool Engineer di Vermeer, ha sottolineato come il suo team si affidi a funzionalità chiave di SOLIDWORKS, come l'analisi strutturale e la modellazione multi-configurazione, per ottimizzare i progetti. "Dobbiamo rispettare un peso massimo specifico, tenendo conto della distribuzione del carico tra il semirimorchio e gli pneumatici," spiega. Rispettare i limiti di trasporto è un requisito imprescindibile quando si tratta di macchinari di grandi dimensioni. Utilizzando SOLIDWORKS, il team regola con precisione il baricentro della macchina già in fase di progettazione per soddisfare questi vincoli.

Per evitare errori da milioni di dollari, aziende come Vermeer si avvalgono di tecnologie avanzate di simulazione e gemello digitale nella progettazione di macchinari complessi. Molto prima della costruzione di un prototipo fisico, gli ingegneri realizzano modelli virtuali dell'attrezzatura, sottoponendoli a simulazioni di stress, carico e scenari d'uso. Individuare un potenziale difetto progettuale già nella fase digitale può generare risparmi significativi, poiché i problemi rilevati durante la fase concettuale o di progettazione sono molto meno costosi da correggere rispetto a quelli scoperti dopo la produzione.

L'integrazione di SOLIDWORKS e delle sue piattaforme di supporto da parte di Vermeer ha prodotto risultati misurabili. I cicli di progettazione sono più rapidi grazie alla modellazione parametrica e alla possibilità di riutilizzare i componenti in più progetti. I flussi di lavoro automatizzati guidano la revisione dei progetti e la gestione delle modifiche tecniche, riducendo gli errori e risparmiando tempo.

La comunicazione tra i team di progettazione, produzione e scrittura tecnica è migliorata, garantendo l'allineamento durante l'intero ciclo di vita del prodotto. L'azienda ha inoltre sviluppato una maggiore disciplina organizzativa nella gestione di dati, dei processi e dei cicli di vita dei prodotti con 3DEXPERIENCE, creando un ambiente di sviluppo più efficiente e affidabile.

"Volevamo una piattaforma che funzionasse sul cloud, quindi volevamo essere in grado di integrare diverse business unit e di replicare tali processi a livello globale. La piattaforma 3DEXPERIENCE ci ha fornito le funzionalità necessarie per crescere come azienda e per continuare a essere più efficiente", afferma Johnson.

Per Vermeer, SOLIDWORKS e la piattaforma 3DEXPERIENCE non sono semplicemente strumenti di sviluppo dei prodotti, ma la spina dorsale di una più ampia trasformazione digitale. Consentono agli ingegneri di concentrarsi sulla risoluzione dei problemi reali, con la possibilità di adeguarsi alle ambizioni di crescita dell'azienda.

Mark Cooper, VP della divisione Product Quality and Reliability, ha sottolineato che, con la crescita di Vermeer, SOLIDWORKS ha permesso al team di lavorare in modo più efficiente, rispondendo alle crescenti esigenze in termini di progettazione e prestazioni. Conclude: "Quando ho iniziato, Vermeer era molto più piccola. SOLIDWORKS è cresciuto insieme a noi, offrendoci gli strumenti necessari che i nostri clienti e i team interni richiedevano. È uno dei motivi principali per cui siamo stati in grado di fare passi avanti".