I gemelli digitali portano diversi vantaggi per i costruttori di macchine, che si moltiplicano se vengono abbinati a un software specifico per sfruttarne tutte le opportunità. Noi vi raccontiamo i 5 principali.
Le mutevoli richieste dei clienti hanno reso obsoleti i tradizionali processi di progettazione e costruzione delle macchine. Gli utenti finali si aspettano ormai e sempre di più “smart machine” pronte per la messa in produzione, completamente rispondenti ai requisiti aziendali e con prestazioni migliori in termini di velocità e affidabilità. Contemporaneamente, gli OEM stanno cercando nuovi modi di progettare, costruire e mantenere le macchine per ridurre al minimo i tempi di sviluppo e di avviamento.
Uno degli approcci più promettenti è l’utilizzo dei gemelli digitali per sviluppare, implementare e gestire le smart machine. Un gemello digitale o digital twin è un modello virtuale che gli OEM possono utilizzare per:
- Simulare attraverso rappresentazioni grafiche dettagliate il commissioning virtuale del sistema con o senza hardware.
- Ridurre al minimo la possibilità di errori di progettazione e ottimizzare i processi di costruzione delle macchine.
- Capire dove aumentare l’efficienza ed evitare tempi di fermo.
- Accoppiare il mondo virtuale con quello fisico (i gemelli), l’analisi dei dati e i sistemi di monitoraggio per contribuire a prevenire proattivamente i problemi.
Il grande vantaggio offerto dai gemelli digitali rispetto, ad altri strumenti più tradizione come il CAD, è la loro capacità di simulare l’impatto delle modifiche progettuali su una macchina senza dover creare prototipi fisici.
I gemelli digitali offrono vantaggi durante l’intero ciclo di vita delle macchine
Nuovi strumenti che utilizzano gemelli digitali 3D, come la piattaforma EcoStruxure Machine Twin di Schneider Electric, consentono agli OEM di generare valore per il cliente in ogni fase del ciclo di vita della macchina, per:
- Incrementare la vendita. Le animazioni 3D mostrano ai potenziali clienti, in modo chiaro e dettagliato, l’aspetto che avranno le loro macchine e il loro funzionamento, prima che vengano messe in produzione. L’utilizzo di questo strumento consente inoltre di condividere aspettative realistiche. Queste attività di “proof of concept” digitali permettono collaborare meglio con il cliente potendo validare prima della messa in opera, i progetti delle macchine.
- Progettare macchine più affidabili. Grazie all’utilizzo di oggetti di programmazione precostituiti per i progettisti è più semplice ottenere una qualità coerente della macchina. Non solo, in questo modo si gode della flessibilità di modificare e convalidare semplicemente le idee di progetto, anche per sistemi di automazione molto complessi. Durante le fasi di progettazione R&D e di sviluppo della macchina, la progettazione virtuale facilita la creazione di macchine differenziate e ad alta velocità. Il miglioramento che si ottiene arriva fino al 30% della qualità del progetto.
- Costruire più rapidamente una macchina. Il gemello digitale importa facilmente dati da diverse fonti – sistemi AutoCAD, fogli di calcolo Excel, XML e modelli precostituiti – e da progetti precedenti. Il database multidimensionale del software elimina la necessità di creare centinaia di copie all’interno dello stesso progetto. Consente invece rappresentazioni grafiche, configurazioni di stato, livelli di dati di revisione e parametri operativi in un unico file. I modelli progettuali di riferimento possono inoltre contribuire a evitare di duplicare gli sforzi, in particolare in progetti futuri. Questo approccio permette di risparmiare centinaia di ore in fase di progettazione e costruzione delle macchine. È possibile realizzare un risparmio del 20-40% sui costi di investimento grazie a un time-to-market più rapido, a una maggiore qualità del software e a una riduzione dei tempi di inattività futuri.
- Velocizzare il processo di commissioning e avere la certezza delle prestazioni. Il 60% del tempo di commissioning viene dedicato a risolvere problemi in termini di controllo del software, protocolli e integrazione. Utilizzando strumenti di modellazione è possibile evitare questi ritardi. I progettisti non devono più aspettare la costruzione della macchina per eseguire le attività di commissioning. I test possono essere fatti digitalmente utilizzando solo un PLC e il modello virtuale. Test di controllo del software virtuali, test FAT (Factory Acceptance Testing) e commissioning rendono più facile e meno costosa l’integrazione dei sistemi e la valutazione della qualità del software, che non devono più essere eseguite in loco.
- Rendere più fluido il funzionamento delle macchine. Gli strumenti di digital twin permettono agli OEM di offrire ai propri clienti servizi post-installazione che possono generare nuovi flussi di reddito. Ad esempio, la formazione degli operatori, il test degli aggiornamenti software, la prevenzione dei tempi di fermo e le valutazioni di efficienza delle prestazioni aiutano gli OEM a sviluppare una relazione più ampia con la propria basa di clientela. I servizi remoti abilitati da un gemello digitale, in esecuzione in locale presso il sito produttivo e in parallelo alla macchina reale, consente a OEM, progettisti dell’impianto e operatori di definire con precisione dove migliorare l’efficienza. Ciò si traduce in una riduzione dei tempi di fermo macchina non pianificati e in un miglioramento del 50% dell’efficacia complessiva dell’impianto (OEE, Overall Equipment Effectiveness).
Innovazione e velocità di sviluppo grazie all’efficienza combinata
Il software EcoStruxure Machine Expert Twin permette ai progettisti di portare sul mercato le macchine più rapidamente del 20-50%. I progettisti possono utilizzare la piattaforma EcoStruxure Machine Expert Twin per provare diverse combinazioni di componenti e verificarne l’impatto sul comportamento della macchina. Questi strumenti facilitano inoltre una pianificazione più creativa, migliorano i tempi operativi grazie a una migliore manutenzione delle macchine, maggior redditività e una conformità più efficace con le normative in continua evoluzione.
La piattaforma EcoStruxure Machine Expert Twin si basa su un framework aperto Microsoft.net che permette una personalizzazione semplice e l’adattamento ai requisiti dell’utente finale. Poiché la piattaforma è facilmente scalabile, la simulazione della macchina può essere eseguita indipendentemente dalla sua dimensione, tipo o complessità. Per saperne di più su EcoStruxure Machine Expert Twin consulta il nostro white paper o visita il nostro sito web per scaricare una versione gratuita di prova.
Questo post è stato originariamente pubblicato sul blog global di Schneider Electric.
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