Creazione di un gemello digitale nel settore manifatturiero
Che cos’è un gemello digitale nel settore manifatturiero?
Un gemello digitale è una rappresentazione digitale precisa, in tempo reale e basata su sensori di un oggetto fisico (che chiameremo "entità fisica"). Nel settore manifatturiero, l'entità fisica può essere il prodotto che si sta realizzando o il processo utilizzato per realizzarlo.
I gemelli digitali collegano il mondo fisico e quello virtuale, creando un ciclo in cui i cambiamenti nel mondo fisico vengono rilevati, rappresentati e utilizzati per generare nuove intuizioni.
I gemelli digitali si differenziano dalle semplici simulazioni al computer perché utilizzano dati provenienti da sensori in tempo reale per aggiornare continuamente i propri modelli, in modo da riflettere lo stato dell’entità fisica con estrema precisione. In definitiva, l’obiettivo di un gemello digitale è il miglioramento continuo dell’entità fisica.
Tra gli esempi di come queste informazioni possano essere utilizzate figurano l’ottimizzazione dei tempi di funzionamento, la previsione del comportamento (ad esempio, la manutenzione predittiva) e la simulazione di scenari ipotetici.
La creazione di un gemello digitale può rivelarsi un’impresa complessa. La maggior parte delle fonti descrive l’utilizzo di migliaia di sensori per modellare l’entità fisica. Sebbene il potenziale sia indubbiamente allettante, per la maggior parte delle applicazioni migliaia di sensori non rappresentano un obiettivo pratico a breve termine (soprattutto se si tiene conto dei costi e dei tempi). Fortunatamente, esiste un ampio spettro di possibilità per la creazione di un gemello digitale: da soluzioni molto complesse (migliaia di sensori) a soluzioni molto semplici (pochi sensori).
Esploriamo un’alternativa pratica che potete applicare praticamente a qualsiasi processo di produzione: l’utilizzo di tre sensori per creare un gemello digitale del vostro processo.
Come creare un gemello digitale nella produzione
Migliaia di sensori possono sembrare un po’ opprimenti. Tre sensori, invece, sono immediatamente utilizzabili. Iniziamo quindi con tre sensori:
- Sensoredi conteggio all’inizio del processo
- Un sensoredi ciclo nel punto di strozzatura del processo
- Sensoredi conteggio in uscita (prodotto buono o scartato) alla fine del processo
Questa configurazione raccoglie dati da tre punti essenziali del processo: il materiale in entrata (conteggio in entrata); il funzionamento della fase di colloquio del processo – la chiave per l’ottimizzazione (ciclo); e il prodotto finito in uscita dal processo (conteggio in uscita).
In questo esempio, il sensore "Cycle" genera un modello del processo produttivo che popola i dati in tempo reale man mano che il turno procede (il turno riportato di seguito è completato per circa due terzi).
Questo ci porta a un altro punto interessante: esiste una stretta relazione tra il concetto di “Digital Twin” e quello di “modello di dati” (ovvero, la rappresentazione astratta delle informazioni). Entrambi creano modelli astratti basati sui dati che emulano entità del mondo reale. Il gemello digitale affonda quindi le sue radici in metodologie consolidate per la gestione di grandi quantità di dati strutturati.
La natura in tempo reale del gemello digitale supporta il miglioramento iterativo e consente ai produttori di mettere a punto continuamente i propri processi e massimizzare l’efficienza. Ecco un esempio di come i dati raccolti da tre sensori possano essere sfruttati in una vista in tempo reale che includa l’efficienza (per la pianificazione operativa) e l’OEE (per la pianificazione tattica e strategica). Questa vista “Andon” fornisce un chiaro riepilogo della produzione in tempo reale, in modo che tutti coloro che sono coinvolti nel processo di produzione sappiano come sta performando ciascuna linea e dove sia necessario intervenire immediatamente.
Il Digital Twin a tre sensori può essere facilmente esteso per modellare ulteriori aspetti del processo. In altre parole, supporta un modello di dati estensibile.
Quali sono i vantaggi?
Quali vantaggi ci si può aspettare dall’implementazione di un Digital Twin a tre sensori?
- Emulazione precisa di aspetti importanti del processo di produzione (ad esempio, conteggi, velocità, analisi dei cicli, analisi della qualità, metriche delle prestazioni)
- Feedback in tempo reale per gli operatori
- Rilevamento dei problemi molto più rapido
- Approfondimenti su come operare al massimo dell’efficienza
- Riduzione dei difetti di prodotto
- Riduzione dei tempi di fermo macchina
Infatti, il modello di dati supportato dai tre sensori è in grado di generare oltre 100 metriche di produzione, tra cui OEE, TEEP e le Sei Grandi Perdite.
Immagina cosa potresti realizzare se avessi a disposizione informazioni sufficienti per raccontare una storia “reale” di ciò che sta accadendo nel tuo processo produttivo e di come migliorarlo. Immagina cosa potresti realizzare con un Digital Twin a tre sensori.
