Le persone al centro dell'approccio Toyota per accelerare il futuro della produzione automobilistica
- L'evoluzione monozukuri incentrata sull'uomo combina i punti di forza unici di Toyota con la tecnologia innovativa e gli strumenti digitali per trasformare la produzione di automobili e il futuro delle auto
- L'approccio combinato è progettato per ridurre del 50% gli investimenti in attrezzature, del 50% i tempi di preparazione alla produzione e incrementare del 20% la produttività
- Ulteriori passi avanti verso la produzione di massa di batterie di nuova generazione
In occasione del workshop monozukuri (“l'arte di fare le cose”) tenutosi di recente, Kazuaki Shingo, Chief Production Officer di Toyota Motor Corporation, ha spiegato l'approccio evolutivo della produzione di automobili che l'azienda sta adottando, sfruttando l'esclusivo approccio alla produzione incentrato sull'uomo di Toyota.
Voglio cambiare il futuro della produzione di automobili grazie all'abilità di Toyota. Per raggiungere questo obiettivo, dobbiamo sviluppare i punti di forza monozukuri che solo Toyota possiede attraverso la fusione di competenze umane, tecnologia e tecniche digitali
Quello che speriamo di ottenere con la BEV Factory* è di cambiare il futuro dei veicoli elettrici a batteria attraverso la trasformazione delle automobili stesse, della produzione e del modo in cui lavoriamo.
Produzione incentrata sul fattore umano
La Toyota Motor Corporation ha ereditato dal fondatore, Kiichiro Toyoda, il suo approccio alla produzione incentrato sull'uomo: “facciamo le cose affinché le persone possano beneficiarne”
Da questa filosofia è nato l'esclusivo Toyota Production System (TPS), che mira a massimizzare l'uso delle risorse umane per ridurre i tempi di realizzazione e a perfezionare costantemente il jidoka ("automazione con un tocco umano"). Il TPS si concentra su tempi di produzione più brevi, il che rende più facile identificare i problemi e stimolare il kaizen ("miglioramento continuo"). Questo stile di monozukuri è distintivo di Toyota e costituisce la base dell'approccio dell'azienda per accelerare il futuro della produzione automobilistica.
Toyota ritiene che per realizzare il "futuro della produzione automobilistica" sia necessario evolvere la filosofia del monozukuri fondendo insieme:
1) tecnologie innovative
2) strumenti digitali
3) “best practices” in continua evoluzione incentrate sull'uomo.
1) Tecnologie innovative per il futuro della produzione automobilistica
Vengono implementate tecnologie innovative per migliorare l’efficienza e la produttività.
Migliorare l’efficienza, aumentare la produttività e ridurre i tempi di realizzazione sono ciò che il TPS sa fare meglio e Toyota sta identificando e implementando soluzioni rapide per ottimizzare la produzione di massa di veicoli elettrici a batteria di prossima generazione.
L’obiettivo è dimezzare i processi e gli investimenti sugli impianti con la nuova tecnologia gigacast modulare e con la linea di produzione semovente.
a. Tecnologia Gigacast
La nuova e innovativa tecnologia Gigacast di Toyota prevede la pressofusione dell'alluminio, operazione che elimina molte parti e processi. Il progetto si basa su una struttura modulare del veicolo composta da tre parti, che ha il vantaggio di consentire l'esecuzione del lavoro di produzione e di assemblaggio in un ambiente “aperto”.
L'architettura modulare in tre parti consente inoltre di progettare e produrre una maggiore varietà di tipologie di veicoli.
La tecnologia Gigacast implica la sostituzione periodica degli stampi, che in genere richiede circa 24 ore. Tuttavia, Toyota è riuscita a ridurre in modo significativo questi tempi di sostituzione sfruttando il proprio know-how nella produzione di motori, compresi lo stampaggio a bassa pressione e la pressofusione. Attingere a queste conoscenze ha consentito agli ingegneri Toyota di sviluppare uno stampo dalla forma ottimale che consente la sostituzione in soli 20 minuti.
Inoltre, l'uso della rinomata capacità di analisi Toyota migliora la qualità dei getti, riducendo così il numero di stampi difettosi.
Grazie a questa architettura unica, insieme al suo approccio agli stampi di fusione, Toyota mira a un miglioramento del 20% della produttività rispetto agli attuali standard del settore.
a. Linea di produzione semovente
Il concetto di linea semovente è già implementato su alcune linee di saldatura presso lo stabilimento di Motomachi e costituisce la base del futuro sviluppo e implementazione per la produzione di veicoli di nuova generazione. Questa nuova tecnologia di trasporto in fabbrica migliora significativamente la flessibilità del layout delle linee ed elimina la necessità di una catena di montaggio, riducendo così drasticamente gli investimenti sugli impianti e i tempi di preparazione della produzione.
I veicoli parzialmente assemblati si muovono autonomamente in sicurezza a una velocità adeguata alla produzione di massa grazie a diversi fattori: i loro sensori sono in grado di riconoscere veicoli, persone e oggetti e tutti i processi (dalle attrezzature allo sviluppo e alla produzione di massa) sono internalizzati utilizzando il know-how e l'esperienza che Toyota ha accumulato attraverso lo sviluppo della tecnologia di guida autonoma.
Ulteriori passi verso la produzione di massa di batterie di prossima generazione
Come condiviso in un comunicato precedente, Toyota punta a commercializzare le batterie a elettrolita liquido di prossima generazione nel 2026-27. Tra queste, la versione Popularisation è progettata per offrire alta qualità a un costo inferiore grazie al fosfato di litio ferro (LiFePO) come materiale principale. In questo caso, per massimizzare le prestazioni e minimizzarne i costi, è essenziale che durante il processo di rivestimento il materiale venga applicato sulla lamina metallica in modo uniforme e in grandi quantità, rapidamente. Toyota è in grado di raggiungere questo obiettivo sfruttando i suoi 26 anni di esperienza nel rivestimento derivanti dalla produzione di pile di celle a combustibile e di batterie per veicoli ibridi-elettrici.
Inoltre, si prevede che la prima batteria allo stato solido di Toyota sarà pronta per la commercializzazione nel 2027-28.
La batteria allo stato solido ha ioni che si muovono attraverso un solido. Pertanto l'anodo, il catodo e lo strato elettrolitico solido devono essere strettamente legati tra loro senza spazi vuoti. Toyota ha stabilito il processo per impilare le batterie ad alta velocità e alta precisione senza danneggiare i diversi materiali utilizzando un meccanismo innovativo e una tecnologia di controllo sincrono.
2) Strumenti digitali per il futuro della produzione automobilistica
Toyota sta utilizzando strumenti digitali per ridurre i tempi di produzione delle attrezzature e migliorare la produttività degli impianti esistenti.
Per ridurre i tempi di installazione e messa in funzione di nuovi impianti di produzione, vengono utilizzati modelli digitali in 3D per identificare difetti e difficoltà impreviste nella produzione di apparecchiature che altrimenti potrebbero causare tempi più lunghi per la riprogettazione e la rigenerazione.
Inoltre, l'utilizzo di un modello digitale equivalente dimezza i tempi di preparazione della produzione, in quanto i potenziali difetti del processo possono essere identificati in anticipo, consentendo così ai lavoratori in prima linea di Toyota di applicare le proprie conoscenze ed esperienze nella fase di progettazione delle attrezzature.
Toyota sta anche utilizzando modelli digitali in 3D dei suoi impianti esistenti per migliorare la produttività con tempi di esecuzione ridotti per l'impianto. Questo approccio ha portato anche a ulteriori processi automatizzati.
3) “Best Practices” incentrate sull'uomo in continua evoluzione per il futuro della produzione automobilistica
Tra i buoni esempi di aree rilevanti in cui si stanno evolvendo “Best Practices” incentrate sull'uomo per il futuro della produzione automobilistica vi sono:
Ambiente dedicato alla condivisione di competenze, ingegno e conoscenza
Fin dalla sua fondazione, Toyota ha incoraggiato i lavoratori delle linee di produzione a riunirsi per condividere le proprie competenze, l'ingegno e la conoscenza per contribuire alla ideazione e alla produzione di massa di nuovi prodotti.
Questo processo continua ancora oggi ed è ulteriormente supportato dalla creazione di uno “start-up studio” in cui i membri possono condividere le conoscenze personali per rispondere rapidamente alla sfida dei nuovi processi di produzione e idee da realizzare rapidamente con lo sviluppo di prototipi e la tecnologia di produzione di massa.
Importanza costante delle competenze Takumi
Toyota impiega molti professionisti altamente qualificati della produzione, chiamati Takumi. Il loro delicato lavoro consente di realizzare finiture di alta qualità ad un livello che i robot non possono ancora raggiungere.
Poiché molte competenze dei Takumi si basano su conoscenze pratiche non verbali, trasmetterle alla generazione successiva rappresenta una sfida. Toyota sta utilizzando la tecnologia digitale per visualizzare le abilità pratiche degli artigiani in modo facile da capire per le nuove generazioni creando il potenziale per automatizzare queste abilità in futuro.
Questo approccio sta già portando a nuovi metodi di produzione e lavorazione. Ad esempio, i maestri Takumi sono ora in grado di utilizzare tecnologie di lavorazione avanzate per realizzare progetti unici che in precedenza erano considerati troppo difficili da produrre.
Un buon esempio è la prima tecnologia al mondo per la lavorazione dei paraurti che applica con successo la tecnica di stampaggio incrementale ai materiali in resina plastica della nuova Lexus LC.
Linee di produzione di più modelli per le diverse esigenze dei clienti
Non è insolito produrre più modelli su una stessa linea. Tuttavia, nello stabilimento di Motomachi, il livello di complessità è moltiplicato dalla combinazione di diversi tipi di carrozzeria con più motorizzazioni.
Questo grado di flessibilità richiede un livello unico di agilità produttiva, che pone una sfida maggiore ai lavoratori. Riflettendo il principio del TPS di "rendere più facile il lavoro degli altri", l'identificazione di tecniche kaizen di livello superiore ha portato allo sviluppo di lavoratori multi-specializzati la cui esperienza viene utilizzata per affrontare le complesse sfide della produzione futura.
