ds Elite Club 2016 small
Blog Nuovamacut

Che cos'è un gemello digitale e perchè è importante per la digitalizzazione delle imprese?


gemello digitale.png

All' implementazione del concetto di digitalizzazione che caratterizza il paradigma di Industria 4.0 corrisponde una crescita in ogni settore industriale dell’importanza della simulazione dei processi produttivi e dei macchinari ed una evoluzione di tale concetto. Si sente sempre più frequentemente parlare di digital twin, ossia di un gemello digitale, associato ad un macchinario, ad un sotto-processo o anche, in alcuni casi, ad un impianto complesso.

Che cos'è un digital twin?

In parole semplici, si tratta di una replica virtuale, che è in grado di riprodurre il comportamento di un sistema in reazione a “stimoli esterni”, in forma, ad esempio, di istruzioni di controllo, segnali forniti da sensori montati sul sistema reale o da altri componenti o oggetti che con esso interagiscono, input di materiali ed energia, sempre codificate digitalmente, o flussi di informazione di altra natura. Il simulatore produce un output, talvolta in forma grafica, riproducendo l’evoluzione del sistema fisico, oppure fornendo, ad esempio, le quantità, le principali caratteristiche quantitative e qualitative del prodotto, i consumi di energia, le eventuali emissioni del processo. L’utilizzo di questa replica virtuale può essere di tipo sperimentale e previsionale, ossia si effettuano simulazioni preliminari a prove reali, per trovare le condizioni operative ottimali, per verificare la correttezza ed efficienza del processo o per sperimentare condizioni operative molto diverse da quelle standard ed esplorare nuove pratiche in maniera sicura, limitando costi e rischi.

Utilizzando la simulazione con l’IoT, le aziende sono così in grado di valutare le prestazioni dei prodotti in condizioni operative reali e fare previsioni fondate su comportamenti futuri al fine di migliorare la produttività e ridurre costi e rischi di downtime non pianificati.

 

Il ruolo della simulazione nell’IoT

Le aziende più all’avanguardia usano la simulazione per creare prototipi virtuali completi di prodotti e sistemi complessi costituiti da componenti meccanici, elettronici e software, integrando tutti i fenomeni fisici che esistono in ambienti real-world.

Per esempio, il software di fluidodinamica viene impiegato per modellare e prevedere il flusso dei fluidi, fondamentale per ottimizzare l’efficienza di numerosi prodotti e processi che vanno dalla combustione di gas nei motori delle vetture fino al passaggio di una soluzione chimica attraverso i pori di una formazione shale gas. Il software per l’analisi strutturale viene utilizzato per capire come un prodotto reagirà rispetto a pressione, calore, campi elettromagnetici, abrasioni e altri effetti fisici per valutare se un determinato progetto soddisfa le specifiche richieste.

La simulazione elettromagnetica prevede l’integrità termica, di segnale e di potenza di prodotti quali chip, circuit board, cellulari, componenti elettronici di veicoli e interi sistemi di comunicazione, consentendo di perfezionare il progetto senza dover realizzare costosi prototipi. Inoltre, i software engineer si avvalgono di software development tool e generatori di codice certificati per garantire l’elevata qualità necessaria per evitare malfunzionamenti nel software embedded sempre più frequentemente utilizzato per monitorare e controllare l’operatività di molti prodotti.

hot spot.png

La simulazione si usa per progettare modelli semplificati di ordine minore integrati in algoritmi di controllo per gestire il funzionamento di automobili, centrali elettriche, macchine utensili, presse, reattori chimici e così via.

La simulazione è ideale per progettare algoritmi per via della sua capacità di integrare modelli 3D fisici (fluidodinamici e meccanici) nella simulazione del circuito di controllo. Metodologie come la parametrizzazione e progettazione di esperimenti vengono utilizzate per identificare i migliori parametri di controllo per ciascun set di condizioni operative.

Il momento dei digital twin

L’IoT collega la simulazione al prodotto o processo quasi in tempo reale, just-in-time o in modalità replay per supportarne operatività e manutenzione. Il concetto di digital twin simulation-based integra quindi il prodotto fisico, i modelli e le connessioni che rendono possibile la comunicazione tra i due.

Il digital twin può consistere in un modello di simulazione messo a punto per duplicare le condizioni attuali di un prodotto, tenendo per esempio in considerazione usura o degrado delle performance. I dati dei sensori connessi al prodotto possono essere impiegati per fornire condizioni limite in tempo reale al digital twin, e calibrare i risultati sulla base di tali informazioni.

Questi miglioramenti al digital twin possono potenziare le sue capacità predittive e portarle molto al di là di quanto si possa ottenere nel processo di progettazione. Le previsioni del digital twin possono essere utilizzate per determinare la causa di problemi di performance, valutare i risultati di diverse strategie di controllo, definire schemi di manutenzione ottimali, ecc. Il digital twin può inoltre fornire informazioni sul prodotto o processo che non possono essere misurate con i sensori come la velocità di flusso nei passaggi interni. In sostanza, i digital twin permettono di migliorare prestazioni e affidabilità, riducendo i costi operativi.


Vuoi scoprire tutte le novità di SolidWorks 2018? Partecipa all'evento di lancio 

REGISTRATI


Postato da Roberto Maggiori

Consulente Tecnico Automazione
Nuovamacut Automazione Spa