Breve introduzione al Digital Twin.

E’ spesso complesso, oppure tecnologicamente non fattibile, determinare direttamente, durante il processo di produzione, la qualità dei prodotti di processi di manifattura discreta e continua. Per questo motivo l’approccio tradizionale consiste in processi di ispezione separati da quelli di produzione.
Le moderne tecnologie IOT – Industry of Things consentono di raccogliere dati in tempo reale: la presentazione mostra come questi dati possono essere utilizzati per ottenere modelli in grado di predire la qualità dei prodotti, direttamente in linea.
I benefici sono notevoli: monitoraggio continuo dei processi produttivi ed individuazione delle anomalie, riduzione dei tempi di setup, dello scarto e dei costi.

Viene presentato il Digital Twin di una cella automatizzata. Dapprima viene mostrato come sia possibile, con semplici passi, realizzare il modello virtuale della cella, descriverne la logica di automazione, implementare la simulazione della parte robotica e della sensoristica avanzata. Viene poi dimostrato come collegare il PLC della macchina automatica al modello simulativo, realizzando il gemello digitale della cella.
Questo approccio consente di valutare e migliorare le scelte progettuali, validare in modo realistico il comportamento del software di automazione e della macchina, e rilevare ed eliminare in anticipo il maggior numero possibile di problematiche. Tutto ciò consente la riduzione dei tempi di progettazione, l’aumento della qualità complessiva, oltre che alla possibilità di sfruttare il Digital Twin per la comunicazione col Cliente, la manutenzione da remoto, etc.

Viene presentata l'applicazione di un Digital Twin (DT) a una linea di produzione di assali ferroviari con l'obiettivo di ottimizzare la produzione settimanale e le prestazioni di qualità del sistema. Il DT è sviluppato per la linea di lavorazione meccanica di assi, un processo produttivo eseguito subito dopo la forgiatura ed il trattamento termico. I processi di lavorazione richiedono lunghi tempi ciclo e sono processi critici per la qualità del prodotto finale. Un DT accurato ed affidabile consente di poter prendere decisioni sulla gestione ottimale di questi doppi obiettivi (produttività e qualità).
Per ottenere un'ottimizzazione accurata della produzione, è stato sviluppato un DT basato sulla simulazione di eventi discreti e collegato a un ambiente software di ottimizzazione. Il DT viene continuamente alimentato con dati reali raccolti tramite sensori e sistema di tracciamento dei pezzi della linea. Il DT modella l'intero sistema di produzione, comprese ogni macchina e stazione di lavoro, così come le stazioni di ispezione e controlli di produzione. In questo modo eleva i problemi di qualità a livello di sistema. Gli indicatori di prestazione (KPI) come il rendimento, i tempi di consegna e le rilavorazioni sono ottimizzati sul sistema reale.

Cosa succede quando un in ingegnere rimane in quarantena per 3 mesi? Può rimanere davanti al suo computer a fare simulazioni, oppure acquistare un Pogo Stick e fare un po’ di sport divertendosi, perché anche negli ingegneri, a volte, riaffiora un cuore da bambino.
Ma appena imparato ad usarlo ritorna l’ingegnere che inizia a pensare a quali carichi è sottoposto il suo giocattolo, se si romperà presto e quanto durerà usandolo magari in modo maldestro e sottoponendolo a sforzi diversi da quelli per cui è stato progettato Ecco un’idea semplice, ma geniale: strumentare il pogo stick con degli estensimetri, imparare ad usarlo, ed è questa proprio la parte più difficile e faticosa e, giocando, creare un vero e proprio digital twin.
Il breve seminario mostrerà come un pogo stick sia stato trasformato in un trasduttore di carico sfruttando il modello agli elementi finiti e si sia ottenuto un semplice, ma interessante digital twin sia della parte strutturale che della parte in gomma Certamente ci sono milioni di applicazioni più serie, ma anche questo piccolo problema andava risolto.

Un gemello digitale è la rappresentazione virtuale di un'entità fisica, di un sistema complesso e anche multifisico. La modellazione di sistema è stata applicata per l’implementazione di un Digital Twin per un dispositivo piezoelettrico oggetto di sviluppo del progetto di ricerca REM. In questo progetto è stato sviluppato un sistema di energy harvesting meccanico, basato su dispositivi piezoelettrici flessibili (MEMS) in grado di alimentare piccoli sensori evitando l'utilizzo di batterie da sostituire periodicamente. Il MEMS è in grado di generare energia elettrica sfruttando le vibrazioni provocate dal flusso di gas all'interno dei condotti di scarico. Il modello di sistema sviluppato in ANSYS Twin Builder è stato costruito e validato al fine di dare una risposta in tempo reale gestendo facilmente i profili di carico in ingresso dai sensori, raccolti e gestiti a monte da una piattaforma IoT. Le attività sono state svolte nell'ambito del progetto REM R&D, realizzato da EnginSoft in partnership con WebElettronica e IIT – Istituto Italiano di Tecnologia.

Un gemello digitale è la rappresentazione virtuale di un'entità fisica, di un sistema complesso e anche multifisico. Può essere considerato la replica digitale connessa di un asset fisico esistente e in servizio. Come modello di sistema multi-dominio e multi-fisico consente la previsione della risposta del sistema, il monitoraggio dei fenomeni a cui è soggetto e la valutazione dei parametri operazionali, come ad esempio le performance, e della vita utile residua. Inoltre, esso fornisce supporto alla fase progettuale del sistema ma anche all’ottimizzazione sia in fase di design sia in termini di gestione e management dell’asset. Può essere utilizzato anche per la pianificazione degli interventi manutentivi dal momento che rende possibile l’esplorazione delle nuove frontiere di maintenance ed in particolare la predictive- e la condition-based maintenace. Durante il webinar verranno illustrati tutti i passaggi necessari all’implementazione di un Digital Twin per un attuatore a ricircolo di sfere al fine di monitorarne lo stato da un punto di vista meccanico e termico.

Creazione di un Gemello Digitale dello Stinger, in un ambiente unico ed integrato. Saranno mostrati i passaggi necessari per indagare la risposta strutturale del sistema stinger, connesso con la nave, nelle diverse condizioni di carico richieste dallo sviluppo progettuale e da specifiche normative, consentendo una post process verticale della struttura, in modo da rispettare i requisiti regolamentari secondo normativa specifica (API). Lo strumento è in grado, in modo del tutto automatico, di ricevere i dati di carico in ingresso anche da software esterni oltre che da reali registrazioni sul campo, consentendo in modo veloce e automatico di: preelaborare e modellare la configurazione da studiare, lanciare le simulazioni richieste in modo rapido e con un breve tempo di esecuzione, salvare i risultati in un database appropriato, eseguire il controllo secondo normativa (member check, joint check,…), eseguire la verifica locale tramite sottomodelli automatici ed ottenere visualizzazioni e report personalizzati.

I relatori rispondono alle domande.