I digital twin stimolano lo sviluppo delle macchine

I digital twin possono essere utilizzati in molti ambiti della progettazione, a seconda dell'applicazione. "I costruttori di macchine e sistemi avranno bisogno dei digital twin per velocizzare il processo e per poter commettere meno errori", spiega Gerhard Borho, membro del Management Board Digitalisation di Festo. Passo dopo passo, il principio del "digital first" continua a progredire. I componenti e le macchine vengono sviluppate virtualmente prima della produzione dell'hardware; questo vale anche per il collaudo e l'integrazione dei sistemi. Sviluppi simili si osservano anche nella pianificazione di fabbrica.

Accorciare le tempistiche dei progetti

Per ridurre i tempi di sviluppo è necessaria un'ulteriore progettazione simultanea da parte dei costruttori di macchine. I digital twin devono quindi replicare con precisione le capacità dei componenti, se necessario fino al comportamento fisico. Questo accorcia notevolmente i tempi di progetto dei clienti e aumenta la produttività. Prima ancora di assemblare l'hardware della macchina, lo sviluppatore può simularla, testarla e apportare modifiche. Ad esempio, può progettare e programmare sistemi handling ottimali ed efficienti utilizzando il modello virtuale. In questo modo è possibile individuare e correggere tempestivamente gli errori, contribuendo in modo significativo a un funzionamento futuro efficiente e stabile.

I digital twin dei componenti di automazione sono molto più che semplici modelli 3D che si muovono virtualmente. Sono rappresentazioni digitali che forniscono tutte le informazioni necessarie sui componenti: una chiara descrizione delle loro capacità, la documentazione, il comportamento - ad esempio la simulazione della loro cinematica e cinetica - e la comunicazione con essi, compreso il ruolo che svolgono nella macchina.

Focus sull'intero ciclo di vita

La struttura delle macchine Industry 4.0 si basa interamente sui digital twin. Grazie alle loro interfacce di comunicazione standardizzate, semplificano la vita dei nostri clienti durante l'intero ciclo di vita di una macchina: dalla messa in funzione virtuale e dal controllo della macchina all'acquisizione dei dati e ai conseguenti servizi a valore aggiunto, come la manutenzione o la diagnostica. I modelli comportamentali delle funzioni pneumatiche sono stati utilizzati per la messa in funzione virtuale della macchina etichettatrice citata in precedenza. È possibile risparmiare ulteriore tempo in quanto c'è meno necessità di preparare o ricercare nei cataloghi e nei portali di assistenza la documentazione della macchina.

Finora esistevano una moltitudine di dati in diversi formati, come CAD, PDF o addirittura manuali cartacei, per ogni componente di automazione. La gestione dei dati era quindi ingombrante e complicata da accedere. Questa mancanza di continuità digitale rendeva inoltre difficile la completa messa in rete di tutti gli oggetti. Festo sta lavorando a una tecnologia di comunicazione continua e coerente, come OPC-UA. In conclusione, la administration shell viene utilizzata come fonte centrale di informazioni per utilizzare i digital twin durante l'intero ciclo di vita di un componente.

I digital twin semplificano le cose fin dalla fase di progettazione e di preparazione delle proposte concrete. "Gli algoritmi intelligenti possono essere utilizzati per progettare e configurare componenti ottimali e, allo stesso tempo, sono efficienti dal punto di vista energetico", aggiunge il membro del Management Board Digitalisation di Festo.

Vantaggi durante la messa in servizio

Un modello virtuale consente allo sviluppatore di verificare se la slitta può essere spostata, ad esempio, e di visualizzare i dati di processo dell'encoder di spostamento o il segnale dei sensori di posizione finale. Se lo sviluppatore desidera creare sequenze di controllo per la macchina, può facilmente crearle utilizzando le funzioni dei componenti, come estendere, ruotare o afferrare.

Grazie ai digital twin è possibile implementare anche altri servizi con valore aggiunto. La funzione di monitoraggio delle condizioni genera un messaggio quando, ad esempio, i componenti operativi si avvicinano alla fine della loro vita. Il digital twin della macchina potrebbe quindi ordinare automaticamente i pezzi di ricambio. Se a quel punto esistono modelli più recenti per i componenti da sostituire, il cliente prima di ordinarli può utilizzare l'ambiente virtuale per testare l'interazione dei nuovi componenti.

Il monitoraggio delle condizioni può anche essere utilizzato insieme ai modelli di simulazione dei digital twin per creare piani di manutenzione predittiva. Inoltre, i clienti possono utilizzare i gemelli digitali per sviluppare e testare le modifiche, le ottimizzazioni o le riconfigurazioni successive sul modello virtuale prima di implementarle sulla macchina, accelerando così il processo.

Insieme ad altri fornitori, Festo ha incorporato i digital twin dei suoi prodotti di automazione elettrica e pneumatica in un esempio pratico, che offre ai costruttori di macchine e sistemi l'opportunità di scoprire direttamente i vantaggi dei gemelli digitali negli engineering tool di Siemens.