Come può il digital twin supportare le prestazioni produzione attuali?

Questo articolo discuterà:

• L'importanza dei digital twin nel raggiungimento della trasformazione digitale necessaria per implementare modelli di business Industrie 4.0
• Come il digital twin supporta l'analisi dei dati e la crescita di Industrie 4.0 in tutto il settore industriale
• Come il digital twin consente prestazioni ottimizzate all'interno delle strutture industriali

Gartner 2020 Technology Trends lo elenca come uno degli strumenti fondamentali che le imprese impiegheranno per aumentare la produttività. Il World Economic Forum si aspetta che guidi la crescita di Industrie 4.0 nei sistemi complessi. PWC dice che è un punto di svolta per l'analisi in tempo reale. Questo è il digital twin, un ambiente digitale primo della classe, intelligente, basato su oggetti, che supporta i processi industriali in tempo reale.

Il digital twin nel contesto di Industrie 4.0

Industrie 4.0 comprende le diverse tecnologie e soluzioni necessarie per realizzare il proverbiale stabilimento "a luci spente" in cui la presenza umana è drasticamente ridotta e la sicurezza sul posto di lavoro è ottimizzata. Il processo di implementazione dei modelli di business Industrie 4.0 inizia con la raccolta dei dati, l'analisi dei dati acquisiti e l'acquisizione di informazioni o l'adozione di azioni specifiche. La cattura dei dati e gli strumenti analitici come l'hardware di edge computing e le soluzioni IoT sono costantemente distribuiti all'interno delle strutture per implementare diverse politiche guidate dai dati. Il digital twin porta tutti i dati catturati da queste tecnologie in un ambiente virtuale per rispecchiare lo stato operativo esatto e attuale di un impianto industriale.

Con un digital twin, un'impresa ottiene uno specchio virtuale delle operazioni del suo stabilimento in tempo reale. Gli strumenti di cattura dei dati alimentano il digital twin con lo stato in tempo reale delle operazioni della linea di produzione. Il digital twin può quindi essere sfruttato in diversi modi per migliorare le attuali prestazioni di produzione e guidare la crescita di Industrie 4.0. Il digital twin supporta anche l'interconnettività dei sistemi, che è una delle caratteristiche principali di Industrie 4.0. Permette il trasferimento di dati da strumenti, attrezzature e sistemi di cattura dei dati industriali, oltre a supportare l'invio di pacchetti di dati all'hardware con capacità di ricezione che guidano l'automazione industriale.

Come i digital twin supportano l'analisi dei dati e la crescita di Industrie 4.0

Il digital twin serve anche come strumento di analisi dei dati in quanto fornisce una piattaforma per eseguire valutazioni di simulazione e programmazione per ottimizzare le operazioni di stabilimento. È importante notare che i digital twin di qualsiasi processo di stabilimento possono essere creati per analizzare le funzioni di quello specifico processo o sistema. Secondo Gartner, le imprese eseguiranno più digital twin contemporaneamente per ottimizzare specifici sistemi operativi. Un esempio è lo sviluppo di un digital twin per un sistema automatizzato di movimentazione dei materiali in un impianto industriale.

Un digital twin di un sistema di movimentazione dei materiali raccoglie i dati relativi al modello di movimento, alla distanza e ai tempi di attività dei singoli robot o carrelli che compongono il sistema. Usando questi dati, si può creare un modello digitale sia del singolo carrello che delle operazioni dell'intera struttura. Così, le imprese possono capire e valutare le prestazioni dei singoli agenti, così come quelle dell'intero sistema di movimentazione dei materiali.

Un digital twin di un sistema di movimentazione dei materiali può quindi funzionare con questi dati per sviluppare un ambiente virtuale. L'ambiente virtuale potrà poi monitorare a distanza queste risorse o creare programmi ottimizzati per garantire che i materiali siano consegnati in tempo, che è un sottoinsieme del modello di business di ottimizzazione delle prestazioni dell'impianto guidato dai dati che porta alla crescita di Industrie 4.0.

Come il digital twin aiuta le attuali performance di produzione

L'esempio dell'ottimizzazione degli orari è solo un aspetto che mostra l'applicazione del digital twin nel miglioramento delle prestazioni di produzione. I software avanzati di simulazione e programmazione possono valutare operazioni specifiche e sviluppare pianificazioni ottimizzate – attività che porta a malintesi popolari sulla somiglianza del digital twin con la modellazione della simulazione. A differenza del software di simulazione, il digital twin vanta due fattori molto importanti che lo distinguono:

1. La sua capacità di mappare e migliorare lo stato attuale di un processo di produzione, e
2. L'interconnettività che supporta.

Lo stato attuale di uno stabilimento si riferisce ai cicli di lavoro delle sue attrezzature e alle tempistiche operative. A differenza del software di simulazione, che si basa su dati storici o già acquisiti, le soluzioni di cattura dei dati alimentano il digital twin con informazioni riguardanti lo stato attuale dello stabilimento. Le decisioni di ottimizzazione quasi in tempo reale possono essere prese se i dati accurati sono costantemente forniti al digital twin. Due modi importanti in cui il digital twin migliora sia le prestazioni di produzione che la crescita di Industrie 4.0 includono:

• Democratizzazione dei dati della linea di produzione – Una delle maggiori sfide che i proprietari di stabilimento affrontano con l'implementazione di modelli di business Industrie 4.0 è decidere come mettere al lavoro i dati che raccolgono. Le grandi serie di dati che provengono dalla linea di produzione media possono sopraffare chiunque non sia un analista di dati addestrato. Il digital twin prende questi dati e crea un modello virtuale dei processi fisici, collegando così specifici set di dati alle attrezzature e ai processi in modo che tutti coloro che sono coinvolti nel processo di produzione possano capire.
  
  La virtualizzazione avanzata dei dati della linea di produzione semplifica le sessioni di strategia Industrie 4.0 sia per gli operatori tecnici che per quelli non tecnici. La capacità di trasmettere i risultati dal digital twin a dispositivi smart, HMI basati sul web e smartphone facilita anche l'accesso ai dati della linea di produzione e supporta le iniziative di monitoraggio remoto.

• Migliora i test virtuali e i processi di validazione – I test virtuali per la validazione dei processi sono un concetto importante di Industrie 4.0 in quanto riducono gli sprechi, eliminano i tempi morti ed educano gli operatori della linea di produzione alle nuove iniziative. Il digital twin è stato posizionato come lo strumento di validazione definitivo grazie alla sua capacità di mappare le operazioni di stabilimento in tempo reale. Le imprese industriali possono applicare il digital twin per valutare le strategie prima dell'implementazione, formare nuovi operatori o risolvere i problemi legati alla diminuzione della produzione.

L'ambiente virtualizzato che il digital twin fornisce e l'alta precisione con cui rispecchia le operazioni fisiche lo rende uno strumento di validazione migliore della categoria perché gli effetti dei vincoli possono essere visti e analizzati correttamente senza le limitazioni che solo i numeri forniscono.

Conclusione

La capacità del digital twin di far avanzare la crescita di Industrie 4.0 è il motivo per cui il 62% delle imprese che hanno implementato strategie IoT e altre tecnologie di trasformazione digitale intendono sfruttare il digital twin per ottimizzare i processi operativi entro il 2022. Sfruttare il digital twin per supportare i modelli di business di Industrie 4.0 dovrebbe anche portare a un incremento del 10% dell'efficienza operativa. Alla luce di queste cifre, i proprietari di stabilimento devono considerare di sfruttare il digital twin per migliorare le applicazioni specifiche di Industrie 4.0 e per rimanere competitivi.