La produzione del futuro secondo la Toyota

FRA SAPIENZE ANTICHE E INNOVAZIONE SPINTA - La potenza del Monozukuri Hitozukuri (Fare cose è coltivare le persone) aiuterà la Toyota a cambiare la produzione automobilistica, già rivoluzionata nel secolo scorso dalla sua “produzione snella”. Nel dopoguerra il Giappone era stremato, umanamente, socialmente e industrialmente, e la produzione in grande serie come teorizzata e concretizzata da Henry Ford era poco praticabile. La fabbrica di telai automatici fondata da Sakichi Toyoda (il capostipite della famiglia che ancor oggi è ai vertici di Toyota) era in grandi difficoltà e così il figlio del fondatore, Kiichiro, ha adottato due approcci alla produzione, l’automazione e la fornitura just-in-time, che sono stati alla base dell’attuale Toyota Production System (TPS). È anche grazie al TPS che Toyota è al vertice fra i gruppi automobilistici e ha una fama di costruttore autorevole e affidabile. Il TPS è incentrato sull’uomo e ne vuole facilitare il lavoro anche grazie ai contributi di idee ed esperienze che ogni addetto può dare al processo produttivo. Ora Toyota ha annunciato un nuovo “salto” nelle metodologie di produzione in un workshop dal titolo “Cambiare l'ambiente della fabbrica e il futuro delle automobili attraverso Monozukuri”, il vocabolo giapponese per Produzione.

FRA CONDIVISIONE E MAESTRIA ARTIGIANALE - La Toyota ha sempre incoraggiato le persone a riunirsi in fabbrica per condividere le loro esperienze e il loro ingegno per facilitare la produzione di nuovi prodotti. Nel solco di questa abitudine nel 2021 è stato istituito lo “Start Up Studio” presso lo stabilimento di Teiho. Toyota ha allestito una lounge nello stabilimento, un luogo nel quale i membri del team possono incontrarsi e scambiare idee e opinioni. Immediatamente al fianco della lounge si trova il “Monozukuri Studio”, un luogo dove le idee possono essere rapidamente concretizzate in prototipi e nel quale può anche essere sviluppata la tecnologia di produzione di massa. A Teiho c’è anche l'attività chiamata Takumi Kobo nella quale un esperto Takumi (artigiano) trasmette agli apprendisti metodi di lavorazione della lamiera che sfidano i limiti dei materiali. In effetti i Takumi intervengono per esempio nei motori da corsa, i componenti dei quali vengono fusi con tecniche artigianali e rifiniti con cura certosina.

FINITURE A SPECCHIO SENZA VERNICE - L’abilità artigianale dei Takumi riesce a lucidare gli stampi dei paraurti in maniera così uniforme che il pezzo finito ha una finitura a specchio in stile “Piano Black” senza la necessità di verniciatura. I paraurti creati con questa tecnologia senza verniciatura verranno utilizzati nella produzione di serie, cominciando dalla Crown Sport. L’assenza di verniciatura ridurrà anche le emissioni di CO2 in produzione e migliora la riparabilità dei graffi, poiché i meno profondi potranno essere rimossi semplicemente strofinandoli. Anche lo stampaggio incrementale, che applica ai paraurti in plastica le competenze degli artigiani nella lavorazione manuale delle lamiere, è un avanzamento tecnologico che permette di ottenere un design senza soluzione di continuità che integra anche l’estrattore posteriore.

SE LA PRESSA NON BASTA, USIAMO IL LASER - Le carrozzerie delle automobili sono la prima cosa che si vede e il loro aspetto è quindi importantissimo. Alcune loro curve e spigoli sono chiamate "linee caratteriali" perché ne definiscono a colpo d’occhio il design ed è quindi importante che siano nette anche se elaborate. Il tradizionale stampaggio a volte non è sufficiente a dar loro le caratteristiche volute ed è per questo che la Toyota ha introdotto un'ulteriore lavorazione laser dopo la formatura tramite pressa. Questa ulteriore operazione richiede macchinari di altissima precisione ma Toyota ne parla in parallelo a un procedimento manuale che crea battitacco unici. Si tratta della lavorazione a “quarto di grano” che si ottiene martellando migliaia di punti su una sottile lastra di acciaio inossidabile senza deformarla.

LA TRADIZIONE VIAGGIA SUL DIGITALE - La sapienza degli artigiani Takumi è preziosa e va trasmessa alle giovani leve affinché non si disperda. Spesso si tratta di conoscenze pratiche e derivate dall’esperienza: non è quindi facile trasmetterle a parole. La Toyota sta utilizzando, nel suo stabilimento di Teiho, la tecnologia digitale per osservare e visualizzare queste competenze in modo da riuscire a trasmetterle alla generazione successiva, formando così personale specializzato. La Toyota sta valutando anche la possibilità di automatizzare queste abilità analizzando digitalmente i gesti di questi esperti artigiani.

PRODUZIONE VELOCE GRAZIE AI GEMELLI (DIGITALI) - L’impianto di Teiho è molto evoluto anche per quel che riguarda la produzione dei macchinari, sviluppati grazie ai Digital Twins. Si è creato un ambiente virtuale nel quale un modello 3D, che è il gemello digitale dell’apparecchiatura da sviluppare, simula il comportamento dell’apparato reale. Questo consente a progettisti e produttori delle macchine, di identificare in anticipo potenziali difetti, accelerando così l’avvio effettivo della produzione di nuovi modelli. In questo processo la conoscenza e l'esperienza dei lavoratori in prima linea di Toyota vengono incorporate nel modello 3D fin dalla fase di progettazione, in una sinergia fra l’umano e il digitale che ha il potenziale per ridurre sensibilmente i tempi di immissione sul mercato e promuovere miglioramenti della produttività. Un esempio di questa collaborazione sono gli impianti di lavorazione degli stampi e delle attrezzature dello stabilimento di Teiho: il caricamento dei materiali e altre operazioni, precedentemente basati sul lavoro umano, sono stati migliorati e automatizzati utilizzando il modello 3D. La produttività è triplicata e i tempi di consegna sono stati ridotti a un terzo rispetto al processo precedente.

LÌ DOVE SI PRODURRANNO LE BATTERIE DEL FUTURO - La Toyota, dopo aver tenuto un atteggiamento “prudente“ nei riguardi delle auto elettriche, ha deciso di impegnarsi a fondo preannunciando 10 nuovi modelli entro il 2026 (qui la notizia). Il Gruppo globale vuole far da sé anche nella produzione delle batterie e ha annunciato che l’impianto di Teiho ospiterà due linee di produzione. Le batterie allo stato solido sono in fase di sviluppo on l'obiettivo della commercializzazione nel 2027-28. L’assenza dell’elettrolita liquido, che riempiva agevolmente tutte la cavità, fa sì che tutti i componenti - anodo, catodo ed elettrolita - sono allo stato solido. Essi devono quindi essere strettamente aderenti senza lasciare spazi vuoti: Toyota afferma di essere riuscita a realizzare il difficile di impilamento dei vari strati con un preciso processo ad alta velocità senza danneggiare i materiali della batteria. Lo stesso orizzonte temporale viene dato per le più economiche batterie al litio ferro-fosfato LFP, che hanno però esigenze produttive molto diverse. I materiali attivi sono sotto forma di una pasta deve essere applicata sulla lamina metallica che li sostiene, e assicura il contatto elettrico, in modo uniforme e in grandi quantità a una velocità che consenta la produzione di massa. Per raggiungere questo obiettivo Toyota metterà a frutto la sua esperienza sia nella produzione di batterie per le sue ibride sia nell’applicazione di rivestimenti ad alta velocità, sviluppata per le celle a combustibile. 

A MYOCHI ARRIVA IL GIGACASTING - Questa tecnologia, che sostituisce numerosi particolari di lamiera saldati con un’unica grande fusione di lega leggera, è stata introdotta dalla Tesla e viene implementata usando le gigantesche presse prodotte dall’italiana Idra Presse (qui per saperne di più). Nel workshop di Toyota si è parlato anche del prototipo di macchinari per il gigacasting presso lo stabilimento di Myochi, una svolta tecnologica non indifferente. La Toyota ha molta esperienza sia nello stampaggio sia nella pressofusione e questo ha portato a uno speciale stampo che promette di abbassare i tempi di sostituzione dello stampo stesso da circa 24 ore a 20 minuti, con una drastica riduzione dei tempi di inattività. Legato al tema della produzione innovativa è poi la linea di produzione di auto elettriche di prossima generazione dello stabilimento di Motomachi. La Toyota parla infatti di una costruzione modulare - parte anteriore, centrale e posteriore - che permette di svolgere l’assemblaggio in un ambiente aperto, migliorando efficienza e produttività del lavoro e riducendo i processi rispetto a quelli convenzionali con gli addetti all'interno della scocca. Non finisce però qui: l’azienda implementerà a Motomachi lo spostamento autonomo dei veicoli finiti, reso possibile sia dall’esperienza nella guida automatizzata sia da un serie di sensori installati nello stabilimento. La cosa permetterà anche un migliore sfruttamento dello spazio dato che, non essendo necessario aprire le portiere, i veicoli potranno essere parcheggiati lasciando spazi minimi fra l’uno e l’altro. 

LA FABBRICA È FLESSIBILE GRAZIE ALLE PERSONE - Lo stabilimento di Motomachi produce con grande flessibilità, assemblando powertrain convenzionali, ibridi, elettrici e a fuel celle insieme a carrozzerie di berline, minivan e SUV, sulla stessa linea di montaggio. Ogni tipologia di prodotto richiede una postura e un tipo di lavoro diverso, cosa che comporta un carico di lavoro maggiore del solito. Il principio TPS di “semplificare il lavoro di qualcun altro” si applica in ogni parte della linea di assemblaggio, supportando una produzione a misura d’uomo anche in in questa situazione potenzialmente stressante. Questo, secondo la Toyota, è il risultato di uno sforzo fatto di miglioramento costante, formazione di qualità, leader preparati e sviluppo di lavoratori multi-qualificati. Questo stesso stabilimento vede anche la verniciatura airless, che rende il rivestimento più compatto, e l’uso delle energie rinnovabili e dell’idrogeno come combustibile a emissioni locali zero. Un’imponente serie di innovazioni, quindi, che partono dalla famosa "Produzione snella" (o Lean production, nella quale i materiali e componenti arrivano quando servono, minimizzando il magazzino) per proiettarsi in un futuro sempre più tecnologico che però rispetta le persone valorizzando tutte le loro competenze, comprese quelle tradizionali.