Perché l'elettronica robusta sta diventando fondamentale per i produttori di veicoli fuoristrada

Nel laboratorio di verifica dei prodotti della John Deere, i tecnici analizzano i circuiti.

Le nuove macchine sono sempre più dotate di display avanzati, un tempo riservati al settore automobilistico, nonché di telematica, centraline intelligenti, sistemi di alimentazione elettrificati e funzioni autonome.

Ma mentre gran parte della discussione si concentra sulle nuove funzionalità, una questione più fondamentale per i produttori di apparecchiature originali (OEM) è se i sistemi elettronici alla base di tali funzionalità siano progettati per resistere nel tempo.

Questo è importante perché, nelle applicazioni gravose, l'elettronica è sempre più fondamentale per la disponibilità operativa, il valore della macchina e la credibilità del marchio.

Jason Weishaar, responsabile vendite OEM e sviluppo commerciale presso John Deere, afferma: "Il cambiamento più significativo che ho osservato negli ultimi 10 anni è l'aumento dell'utilizzo dell'elettronica per abilitare funzionalità avanzate sulle macchine industriali".

In particolare, egli sottolinea l'importanza dell'autonomia, affermando: "L'unico modo in cui ciò può effettivamente accadere è attraverso l'elettronica di calcolo avanzata".

Jason Weishaar

Allo stesso tempo, però, sono cambiate anche le aspettative relative all'ambiente operativo. Dan Dougherty, direttore della produzione elettronica e delle vendite OEM di John Deere, afferma che il settore ha progressivamente preso spunto dal design automobilistico, dalle interfacce più grandi alle funzionalità digitali in cabina.

"Si vedono schermi più grandi e sistemi di infotainment più simili a quelli delle auto", afferma, poiché i produttori di apparecchiature originali (OEM) rispondono alle aspettative dei clienti, plasmate ben oltre i tradizionali mercati dei veicoli fuoristrada.

Se da un lato la combinazione di funzionalità avanzate e crescenti aspettative degli utenti sta aumentando la quantità di componenti elettronici a bordo, dall'altro sta anche aumentando le conseguenze in caso di prestazioni insufficienti di tali sistemi.

Ambienti ostili, posta in gioco più alta

Per i produttori di apparecchiature originali (OEM), la sfida tecnica non consiste semplicemente nell'aggiungere più componenti elettronici, ma nel garantire che questi siano in grado di resistere ad ambienti ostili.

Dougherty identifica le principali minacce come "polvere, sporco, infiltrazioni di liquidi, sbalzi di temperatura estremi e vibrazioni".

Weishaar ne aggiunge un altro: "Lo shock. Gli impatti improvvisi che si verificano quando, ad esempio, una pala meccanica si scontra con un cumulo di rocce".

In quei momenti, i dispositivi elettronici sono esposti non solo a uno stress operativo costante, ma anche a picchi e oscillazioni imprevedibili.

Quelle escursioni sono importanti. I veicoli passeggeri in genere operano entro un intervallo di condizioni relativamente ristretto e ben compreso. I mezzi fuoristrada no.

Stabilimento di produzione elettronica John Deere a Fargo, nel Nord Dakota.

Le macchine impiegate nella demolizione, nel riciclaggio o nell'estrazione possono essere soggette a ripetuti impatti, contaminazione, umidità e sbalzi termici in combinazioni difficili da replicare a meno che non siano state progettate e testate appositamente per questo scopo.

Per Weishaar, questa è l'essenza della robustezza. L'elettronica robusta è "progettata per funzionare in queste condizioni, ma soprattutto, deve essere testata in tali condizioni. Questa è la chiave."

“Non si tratta solo di selezionare i componenti giusti; si tratta di salvaguardare il progetto nel suo complesso e di effettuare test per verificare che soddisfi i parametri.”

Dougherty sottolinea che la robustezza non è una questione esclusivamente ingegneristica.

Afferma: "Non si tratta solo di progettare sistemi elettronici in grado di resistere a queste condizioni, ma anche di essere in grado di produrli in modo che resistano a tali condizioni."

In pratica, ciò significa che il controllo del processo, la competenza nell'assemblaggio e la coerenza tra prototipo e produzione sono tutti fattori che determinano la sopravvivenza di un modulo sul campo.

L'affidabilità non riguarda solo la scatola

Una delle osservazioni più sorprendenti emerse dalla discussione è che i componenti elettronici non sono sempre l'anello debole che si tende a credere.

"Per molti aspetti, i componenti elettronici di queste macchine durano più a lungo di quelli meccanici", afferma Weishaar. I problemi, a suo avviso, sorgono spesso nei "sistemi di interconnessione, in particolare nei cablaggi e nei connettori".

Dougherty descrive uno schema ricorrente nel settore che definisce "swapnostics": sostituire un controller, un display o un altro modulo perché sembra essere la causa del problema, quando in realtà il problema risiede altrove nel sistema.

Dan Dougherty

"Swapnostics non arriva davvero alla radice del problema di un sistema", afferma. "E molto spesso, potrebbe trattarsi di qualcosa di semplice come un problema al cablaggio o qualche altro problema relativo al sistema."

Per i produttori di apparecchiature originali (OEM), ciò ha implicazioni che vanno ben oltre l'efficienza del servizio. Una diagnosi errata porta a sostituzioni di componenti non necessarie, crea problemi in termini di analisi della garanzia e può lasciare irrisolti i problemi di integrazione sottostanti.

In un mercato in cui la disponibilità del servizio è direttamente collegata al fatturato generato dai clienti, si tratta di un punto cieco che costa caro.

La questione del costo reale

Secondo Dougherty, la tesi commerciale relativa all'utilizzo di dispositivi elettronici rinforzati viene spesso inquadrata in modo troppo ristretto.

Egli osserva che i produttori di apparecchiature originali (OEM) potrebbero dover spendere di più per componenti di alta qualità e progetti validati al fine di raggiungere i massimi livelli di durata per le apparecchiature. La questione commerciale più importante, tuttavia, è se tale sovrapprezzo riduca effettivamente il costo totale di proprietà.

Un modulo meno costoso che offre prestazioni scadenti sul campo può rapidamente diventare oneroso se si considerano gli interventi di assistenza, i tempi di inattività persi, i danni alla reputazione e i guasti ripetuti.

In tal senso, l'elettronica robusta non è semplicemente una decisione di acquisto; è parte integrante del costo totale di proprietà.

Dougherty afferma: "In questo settore si sta assistendo a una grande innovazione, soprattutto nell'ambito dell'autonomia, e queste caratteristiche vengono utilizzate per distinguere le macchine sul mercato."

Questo alza ulteriormente la posta in gioco. Se le capacità digitali vengono utilizzate come elemento di differenziazione competitiva, allora è imprescindibile che l'elettronica di supporto sia affidabile.

Una funzionalità che funziona in una demo ma non in modo coerente sul campo non rappresenta solo un problema tecnico, ma anche un problema di immagine per il marchio.

Collaborazione per l'intera gamma di prodotti

I robot vengono utilizzati per la produzione delle unità di elaborazione delle immagini di John Deere.

Questo è uno dei motivi per cui sempre più produttori di apparecchiature originali (OEM) stanno rivalutando il livello di competenze elettroniche che intendono sviluppare internamente.

Per i produttori più grandi, una profonda competenza interna nel settore dell'elettronica può rimanere una capacità fondamentale. Ma per molti piccoli e medi OEM, la situazione è diversa. Dougherty afferma che spesso si trovano a dover chiedere: "Quale sarà la nostra competenza principale?".

La sfida consiste nel fatto che lo sviluppo dell'elettronica moderna abbraccia hardware, software, validazione, produzione, approvvigionamento e pianificazione del ciclo di vita.

Ritiene che molti produttori di apparecchiature originali (OEM) diranno: "È un investimento troppo oneroso per noi, quindi cercheremo un partner affidabile che se ne occupi".

Quella decisione non riguarda più solo la progettazione del prodotto. Riguarda anche l'integrazione dei sistemi e la continuità della fornitura.

Weishaar afferma che un coinvolgimento precoce può aiutare i fornitori a comprendere meglio le reali esigenze dei clienti e a garantire che il risultato finale sia "ottimizzato in termini di costi" oltre che affidabile.

Dougherty aggiunge che per le applicazioni più avanzate, soprattutto nell'elettrificazione e nella guida autonoma, una collaborazione precoce può apportare vantaggi significativi, e il successo dipende dalla capacità di garantire che i sistemi funzionino "in armonia fin dalle prime fasi dello sviluppo del veicolo".

Poi c'è la questione della catena di approvvigionamento. "Non si tratta solo di avere qualcosa che funzioni", afferma Weishaar, "ma di avere qualcosa che funzioni a lungo termine".

Questo punto ha acquisito maggiore importanza negli ultimi anni, poiché i produttori di apparecchiature originali (OEM) si sono trovati ad affrontare carenze di componenti e pressioni per la riprogettazione. Dougherty sostiene che "la capacità di reperire, selezionare e gestire i componenti nel tempo è importante per questo settore quanto la robustezza dei componenti elettronici stessi".

Nei settori in cui le apparecchiature rimangono in servizio per decenni, questa mentalità orientata alla lunga durata è fondamentale.

Secondo Dougherty, i produttori di apparecchiature originali (OEM) devono essere "molto attenti nella selezione dei componenti ed essere ben preparati ad affrontare l'obsolescenza e le esigenze di supporto a lungo termine".

Una scelta progettuale strategica

Stabilimento di produzione di elettronica di potenza John Deere

La lezione più generale è che l'elettronica robusta non dovrebbe essere considerata una questione da specificare in una fase avanzata del processo.

Con l'aumento della connettività, dell'automazione e del software nelle macchine fuoristrada, l'affidabilità elettronica si sta affermando come elemento centrale della strategia di produzione, influenzando i tempi di attività e i costi del ciclo di vita, nonché la sicurezza con cui i produttori possono immettere sul mercato funzionalità avanzate.

È importante sottolineare che i sistemi elettronici affidabili influenzeranno sempre più la differenziazione tra macchine e marchi.

"I produttori di apparecchiature originali (OEM) che avranno successo nel settore dell'elettronica in futuro", afferma Dougherty, "saranno quelli che riusciranno a implementare correttamente l'intera gamma tecnologica".

Per i produttori di veicoli fuoristrada, questo potrebbe essere l'insegnamento fondamentale. Nella corsa per aggiungere intelligenza alle macchine, il vero vantaggio competitivo potrebbe non derivare dall'aggiungere più elettronica, ma dall'assicurarsi che l'elettronica sia sufficientemente robusta da guadagnarsi la fiducia nel lungo periodo.

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Questo articolo è stato prodotto da KHL Content Studio, in collaborazione con esperti di John Deere Electronics.

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Tutte le immagini sono fornite da John Deere Electronics.

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