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La fabbrica intelligente di Viessmann migliora il riscaldamento

Casa con pompa di calore Viessmann
Le pompe di calore utilizzano l'aria, il calore geotermico o l'acqua di falda come fonti di calore e le convertono in energia termica utilizzando un refrigerante e l'elettricità. Per gentile concessione di Viessmann.
  • Il mercato delle pompe di calore è in piena espansione e i produttori di pompe di calore di tutto il mondo stanno investendo in siti di produzione automatizzati.
  • Viessmann utilizza le tecnologie digitali per ottimizzare i processi produttivi nella sua nuova smart factory polacca, che inizierà la produzione di pompe di calore nell'autunno del 2023.
  • La pianificazione digitale per il progetto di smart factory Viessmann fornirà l’esempio per la costruzione dei futuri impianti di produzione.

Le vendite di pompe di calore sono salite alle stelle negli ultimi anni. Il quotidiano Handelsblatt si spinge a definire questo il “decennio della pompa di calore” e considera i produttori di pompe di calore come campioni della transizione verso le energie rinnovabili.

Questo boom della tecnologia era già all'orizzonte da tempo. Nel 2021, in Germania sono state installate 154.000 pompe di calore; solo un anno più tardi, il numero è salito a 236.000. Sebbene il tasso di crescita negli Stati Uniti sia inferiore a quello della Germania, le vendite hanno superato i 4 millioni di unità per la prima volta nel 2022, superando bruciatori a gas. Il Regno Unito deve recuperare ancora di più per raggiungere l'obiettivo governativo di 600.000 installazioni di pompe di calore all'anno entro il 2028. 

Gli impianti di produzione presso la sede centrale di Viessmann
Gli impianti di produzione presso la sede centrale di Viessmann ad Allendorf, nella Germania centrale. Viessman vuole iniziare a produrre pompe di calore nel suo sito polacco nell'autunno del 2023. Per gentile concessione di Viessmann.

L'associazione tedesca per le pompe di calore, Bundesverband Wärmepumpe e.V., prevede che in Germania verranno installate 500.000 pompe di calore all'anno a partire dal 2024 e che il numero totale di pompe di calore in uso passerà da 1,4 milioni di unità a 6 milioni di unità entro il 2030. 

Viessmann, azienda internazionale di proprietà statunitense specializzata in riscaldamento e condizionamento, con sede nella Germania centrale, investirà 1 miliardo di euro (1,08 miliardi di dollari) in tecnologie di riscaldamento ecologiche nei prossimi tre anni. Un quinto di questo investimento, pari a 200 milioni di euro, sarà destinato alla costruzione di un nuovo sito produttivo di 50.000 metri quadrati a Legnica, in Polonia, una città a poco più di 80 km dal confine.

Viessmann intende sostenere l'indipendenza geopolitica dell'Europa e svolgere un ruolo chiave nella lotta contro il cambiamento climatico e la dipendenza dai combustibili fossili. Nel maggio 2022, prima dell'inizio della guerra in Ucraina, l'azienda aveva comunicato che la domanda di pompe di calore era aumentata del 41%, con un conseguente record di vendite nel 2021.

L'attuale situazione politica e gli sforzi del governo tedesco per rendersi indipendente dalle forniture di gas russo daranno un ulteriore impulso alle vendite. Viessmann si sta preparando all'aumento della domanda espandendo massicciamente la propria capacità di produzione di pompe di calore. L'anno scorso ha raddoppiato il numero di dipendenti di questa business unit.

La produzione a Legnica inizierà meno di due anni dopo lo sviluppo dei piani iniziali e poco più di un anno dopo l'inizio dei lavori nell'estate del 2022. “Non sarebbe stato possibile senza la pianificazione digitale”, afferma Norbert Schmidt, ex esperto di fabbrica digitale di Viessmann. Sebbene sia andato in pensione nel 2021, Schmidt continua a fornire consulenza all'azienda in materia di ingegneria industriale, trasmettendo la sua pluriennale esperienza.

La pianificazione digitale della fabbrica accelera la produzione

La progettazione concettuale dello stabilimento polacco è iniziata nel settembre 2021, mentre la fase di progettazione di dettaglio è iniziata un anno dopo. “Abbiamo poi definito i compiti specifici da svolgere nelle varie sezioni dell'edificio”, spiega Schmidt.

Tutti i compiti delle varie filiere dell’edilizia sono riuniti in un modello di pianificazione 3D completo grazie ad Autodesk BIM 360. La presenza di un'unica fonte di informazioni sul cloud migliora il coordinamento e garantisce che tutti i soggetti coinvolti possano accedere a progetti aggiornati. Viessmann è il direttore dello stabilimento e la filiale polacca di Bilfinger Tebodin è il progettista generale. Il coordinamento e la gestione della building information modeling (BIM) sono stati affidati a E3D-Ingenieure, uno studio di ingegneria con sede ad Aquisgrana, una città nell'estremo ovest della Germania. Schmidt afferma che le responsabilità sono state suddivise in modo che i compiti BIM “possano essere svolti separatamente da quelli di competenza delle varie imprese edili”.

Autodesk Navisworks viene utilizzato per controllare il modello ed eseguire il rilevamento delle interferenze per garantire che il lavoro in cantiere proceda senza intoppi. “I progetti di costruzione convenzionali richiedevano un lungo tira e molla prima di capire cosa non andava e come risolverlo”, spiega Schmidt. “Siamo stati in grado di ridurre, e a volte addirittura evitare, questa situazione prima ancora che il lavoro in cantiere iniziasse”.

Emissioni di anidride carbonica derivanti dal funzionamento delle pompe di calore
Emissioni di anidride carbonica derivanti dal funzionamento delle pompe di calore ad aria rispetto alle caldaie a gas a condensazione più efficienti per regione nello Scenario Net Zero, 2010-2030. Per gentile concessione di IEA 2023, con licenza CC BY 4.0.

Alcuni dei macchinari e delle attrezzature vengono installati durante la fase finale di costruzione, il che consentirà all'impianto di iniziare a produrre pompe di calore non appena la costruzione sarà completata. Poiché tutte le aziende coinvolte hanno accesso a piani aggiornati in ogni momento, i partner del progetto come Schnepf Planungsgruppe Energietechnik (che fornisce servizi MEP per l'edilizia) e Jungheinrich (che fornisce scaffalature a grande altezza e tecnologia di trasporto) possono pianificare in anticipo e iniziare a prefabbricare i componenti e le attrezzature di produzione.

Un esempio per le fabbriche del futuro

Schmidt afferma che la pianificazione digitale della fabbrica di Viessmann per l'impianto di Legnica—la prima volta che è stata utilizzata in modo così completo—potrebbe servire come modello per la costruzione di fabbriche future, un progetto di punta per l'applicazione di molteplici tecnologie digitali. E l'uso della tecnologia da parte di Viessmann non si limita al BIM: ha utilizzato sia Autodesk Revit che AutoCAD per la progettazione architettonica, oltre ad altre tecnologie per automatizzare e migliorare i processi di produzione, assemblaggio e logistica durante la messa in funzione.

La produzione modulare offre flessibilità e l'elevato grado di automazione consente di aumentare la produzione. Unity AG, con sede nella città di Amburgo, nella Germania settentrionale, utilizza Autodesk Inventor per pianificare tutti i processi della fabbrica che verranno eseguiti una volta costruita.

Un gemello digitale svolge inoltre un ruolo chiave nel raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità e nel rendere la fabbrica a zero emissioni. Questo modello digitale completo utilizza le proprietà dell'edificio per calcolare in anticipo i consumi e le emissioni totali della fabbrica. “La legislazione polacca prevede che questi valori debbano essere stabiliti prima del completamento della costruzione”, spiega Schmidt.

AR e VR al nuovo stabilimento Viessmann in Polonia
Il nuovo stabilimento Viessmann in Polonia utilizza strumenti visionari come la realtà aumentata, mista e virtuale, nonché la visualizzazione 3D e la scansione laser. 

Trasferimento interno di conoscenze digitali

Schmidt afferma che l'edilizia svolge un ruolo importante nella diffusione e nell'accettazione degli strumenti digitali. Avendo una vasta esperienza delle possibilità offerte dagli strumenti digitali, è lieto che la costruzione di fabbriche abbia finalmente iniziato a diventare digitale.

La realtà aumentata, mista e virtuale sono strumenti visionari”, afferma Schmidt. “Così come la visualizzazione 3D e la scansione laser”. Aggiunge che il successo del progetto è dovuto in parte all'"impegno e all'entusiasmo" con cui il personale di Viessmann ha affrontato queste opportunità. L'utilizzo della modellazione digitale per la costruzione degli impianti di produzione e la pianificazione digitale della fabbrica per le esigenze di produzione garantiscono un coordinamento perfetto. Schmidt afferma che il nuovo stabilimento di Legnica è un progetto esemplare in termini di pianificazione integrata della fabbrica e la prova che questa convergenza tra architettura e produzione si sta effettivamente realizzando.

Mantenere vivo il gemello digitale

La pianificazione digitale non si fermerà una volta avviata la produzione. Viessmann prevede di convertire il modello di fabbrica in un gemello digitale da utilizzare per la gestione computerizzata degli impianti, che consentirà di effettuare le riparazioni in modo efficiente. Questi dati possono anche fornire un'indicazione precoce di un possibile guasto di una macchina, consentendo di adottare misure preventive. "Continueremo ad alimentare il gemello digitale e a mantenerlo in vita, in modo da poter continuare a raccogliere i benefici mentre la fabbrica è in funzione", afferma Schmidt.

Informazioni sull'autore

Susanne Frank ha studiato alla Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg prima di formarsi come giornalista. È stata responsabile per le pubbliche relazioni di un impresa di software per 11 anni prima di passare al giornalismo nel 2015. Ha ricoperto ruoli di redattrice e caporedattrice in diverse importanti riviste tedesche di settore e lavora come giornalista freelance dal 2019.

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