L’avvento dell’industria 4.0 ha significato profondi cambiamenti per l’intero comparto manifatturiero. Il virtual commissioning rappresenta proprio una delle innovazioni più interessanti nell’ambito della progettazione di impianti e macchinari.
L’adozione del virtual commissioning svolge un ruolo cruciale nell’ottimizzazione delle smart factory. I suoi benefici sono molteplici, specialmente per quanto riguarda l’efficienza degli impianti, la prevenzione dei guasti e la flessibilità dei processi produttivi.
Virtual commissioning: definizione
Il virtual commissioning consiste nell’applicazione di tecnologie di digital engingeering alla progettazione industriale. In questo modo è possibile simulare con precisione il funzionamento dell’impianto o del macchinario in un ambiente virtuale per valutarne l’operatività prima dell’inizio della fase di produzione.
Ricorrendo al virtual commissioning è dunque possibile prevedere in anticipo come si comporterà il macchinario nel suo ambiente di lavoro reale, grazie alla creazione di un “Digital Twin”. Questo è un gemello digitale, perfettamente identico alla sua controparte reale, sul quale è possibile compiere test e successive integrazioni per verificarne efficacia e affidabilità.
I vantaggi del Virtual Commissioning per le aziende
Il virtual commissioning offre alle aziende notevoli vantaggi in termini sia economici, che produttivi:
- Maggiore flessibilità nella produzione, che si riflette in un’implementazione facilitata di modifiche nell’impianto reale;
- Possibilità di compiere stress-test per verificare il funzionamento del gemello virtuale senza le limitazioni imposte da un ambiente fisico;
- Miglioramento nella diagnostica, grazie all’opportunità di identificare criticità e problematiche di vario tipo prima della fase di collaudo vera e propria;
- Ottimizzazione di costi e consumi correlata alla maggiore efficienza degli impianti, che andranno incontro a meno guasti e interventi di manutenzione;
- Sensibile riduzione del time to market conseguente allo snellimento delle fasi di test e collaudo;
- Ottimizzazione dell’assistenza post–vendita, grazie alla possibilità di compiere verifiche di primo livello senza alcun costo aggiuntivo;
- Agevolazione dei processi di decision-making.
Virtual commissioning: come funziona
Il funzionamento del virtual commissioning ha reso la progettazione industriale più affidabile e meno frammentata rispetto al passato. La fase iniziale prevede la realizzazione di un progetto con una tecnologia 3D, che include i solidi della macchina e i vincoli cinematici tra essi intercorrenti. Sono anche considerati parametri quali attriti, forza di gravità e altre condizioni fisiche particolari, in modo da riprodurre fedelmente tutte le variabili dell’ambiente di lavoro reale. Vengono inoltre definiti gli azionamenti, le loro sequenze e profili di moto e i segnali I/O.
La fase successiva del virtual commissioning prevede un primo test sul progetto, utile per riscontrare e correggere eventuali errori nell’automazione. Si procede dunque con la costruzione del gemello digitale sulla base dei dati e calcoli fin qui elaborati. Per la realizzazione del Virtual Commissioning si può ricorrere a due diverse architetture:
- Software-in-the-loop: in questo caso la simulazione avviene in maniera virtuale tramite PLC Advanced, un simulatore di PLC.
- Hardware-in-the-loop: questa architettura prevede il collegamento del digital twin al sistema di controllo che sarà responsabile della simulazione.
Entrambe le metodologie sono valide e la scelta dell’una o dell’altra dipende dalle esigenze dell’azienda. Agendo sul gemello digitale è possibile intervenire su errori di progettazione, evitando colli di bottiglia o malfunzionamenti e ottimizzando la successiva fase di produzione. Il digital twin accompagna inoltre la macchina lungo tutto il suo ciclo vitale, rimanendo sempre a disposizione degli addetti alla progettazione e alla manutenzione per valutare correzioni ed effettuare operazioni diagnostiche.
Virtual commissioning: implementazioni
Data l’importanza del comparto manifatturiero, il virtual commissioning rappresenta una soluzione universale, utile per qualsiasi impresa abbia la necessità di avvalersi di macchine ad elevata automazione. In particolare, è opportuno valutare il ricorso al virtual commisioning per la fabbricazione di impianti di produzione, strumenti industriali e dispositivi di controllo come ad esempio PLC, CNC o Motion Control.
Il sempre crescente utilizzo di tecnologie di simulazione nell’industria 4.0 si rivela inoltre estremamente vantaggioso per mettere a punto piani di investimenti che considerino l’introduzione graduale di nuovi processi produttivi. Grazie ai dati ottenuti tramite virtual commissioning è difatti possibile individuare quelli più vantaggiosi dal punto di vista del ROI, così da dare priorità alla loro implementazione.
In virtù delle ampie possibilità di applicazione, il virtual commisioning è in definitiva estremamente funzionale per tutte quelle aziende che necessitano di valutare l’accuratezza e i requisiti di un modello attraverso dati realistici.
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