Il Digital Twin nel Manufacturing, e non solo, è un modello virtuale di un sistema che, tramite la ricezione e l’analisi di dati sullo stato del sistema reale, ne riproduce le dinamiche con un’elevata accuratezza. Il Digital Twin può quindi essere utilizzato per prevedere gli stati futuri di un sistema di produzione partendo dalle sue condizioni attuali, ma può allo stesso modo essere inserito, in qualità di modello fedele del sistema che descrive, all’interno di software di simulazione per validare la fattibilità e l’efficienza di soluzioni complesse in fase di progettazione, ovverosia ancor prima che queste esistano se non su carta (o, per meglio dire, nel software).
Per questi motivi, è facile capire che, quando si parla di Digital Twin e Manufacturing, le potenzialità siano particolarmente interessanti. Attenzione però: tutti gli agenti coinvolti dovranno possedere competenze adeguate su tutti i livelli sui quali il Digital Twin pone le sue basi. Infatti, il Digital Twin non è solamente un modello dinamico e accurato dell’impianto, ma deve nascere con la predisposizione all’interfaccia verso l’impianto di produzione o di logistica che simula, con il quale dovrà poi comunicare per aggiornare il proprio stato in tempo reale e svolgere la sua funzione di copia fedele e virtuale dell’impianto.
Digital twin nel Manufacturing: fondamentale per la progettazione
La definizione di un progetto di produzione passa in prima battuta dalla progettazione preliminare, nella quale vengono eseguiti studi di fattibilità, dimensionamenti e calcoli rilevanti, come ad esempio possono essere quelli sull’efficienza. Risulta quindi evidente che, in questa fase, modelli accurati dei singoli componenti che costituiscono l’impianto consentono al progettista una simulazione altrettanto accurata delle sue prestazioni, fornendo quindi al cliente finale una prospettiva chiara e certa sulla produttività e sull’efficienza dell’impianto già dalle prime fasi della progettazione.
Con l’ausilio di software di simulazione dedicati è infatti possibile progettare la struttura degli impianti, includendo i modelli 3D dei singoli componenti, e definire le operazioni da effettuarsi, con simulazioni che vanno dalla logistica di magazzino fino a test più complessi sull’intera Supply Chain. Gli output di queste simulazioni permettono di determinare con un buon livello di fedeltà le caratteristiche di efficienza, evidenziando ad esempio eventuali colli di bottiglia che è possibile risolvere con semplici modifiche software, ottimizzando ad esempio il layout e l’utilizzo volumetrico del magazzino.
In questo modo è possibile, in fase di progettazione, definire i dettagli dei processi puntando a una maggiore qualità, personalizzazione e rapidità della produzione.
Condition Monitoring in tempo reale
Quando i modelli virtuali vengono interfacciati con il sistema produttivo reale, questi sono in grado di fornire informazioni in tempo reale in forma aggregata ed elaborata. Dai dati raccolti sul campo si è infatti in grado non solo di generare alerts fornendo indicazioni accurate sullo stato e la posizione dei componenti in allarme, ma anche di accedere allo stato di manutenzione dei singoli componenti, agendo in anticipo sulle situazioni critiche per scongiurare il rischio di un fermo impianto. Quando nella progettazione dell’impianto si riesce a coinvolgere in forma diretta il produttore dei macchinari, è anche possibile accedere a modelli (Digital Twins, appunto) dei macchinari stessi che possono quindi essere inclusi in forma integrata nel modello virtuale dell’impianto grazie alla definizione di interfacce comuni.
Tra modello e sistema reale
Secondo il paradigma del Digital Twin, i modelli virtuali devono poter comunicare con l’impianto in tempo reale per poter aggiornare il proprio stato e fornire informazioni e previsioni aggiornate al resto del sistema industriale. Perché ciò avvenga è quindi necessario un approccio che non solo coinvolga i modellisti e i produttori dei macchinari, ma che definisca anche una piattaforma integrata che abiliti la comunicazione tra Digital Twin, impianto e sistemi di gestione della produzione.
In parallelo ai modelli tridimensionali dinamici del sistema ed a soluzioni hardware e di sensoristica che supportino la struttura dell’Industry 4.0, la soluzione abilitante risiede quindi nell’adozione di piattaforme digitali integrate e modulari in grado di gestire flussi di dati provenienti da fonti differenti e livelli differenti (dal Field come da MES ed ERP).
L’instradamento di questi dati, ad esempio dal Field Level verso il Digital Twin, rende possibili soluzioni di Condition Monitoring, manutenzione predittiva, gestione ed ottimizzazione in tempo reale della produzione.
