Digital Mockup, Model-Based Definition, Digital Thread e Digital Twin: un po’ di chiarezza

digital twin

Digital Twin” (o Gemello Digitale) è diventato ormai un termine molto in voga nelle aziende manifatturiere. Spesso però quando capita di interfacciarmi con addetti ai lavori, consulenti ed esperti del settore, scopro che vengono attribuiti a questo termine significati diversi. Il motivo principale sta nel fatto che molte aziende che offrono servizi inerenti a questo settore stanno sfruttando il trend del digitale, come si dice “battono il ferro finchè è caldo” per questione di marketing. Nulla di sbagliato in tutto ciò, ma occorre però fare un po’ di chiarezza semantica.

In questo post verranno descritti alcuni concetti di base che ci aiuteranno una volta per tutte a districarci nella comprensione di che cos’è, effettivamente, un Digital Twin.

Digital Mockup

simulazione di processo
credits: Siemens.com

Per lo più, quando si parla di Digital Twin, spesso si intende invece un Digital Mockup (o prototipazione digitale), ovvero una modellazione 3D del nostro oggetto di riferimento, sia esso un componente meccanico o un sistema produttivo. I mockup digitali sono nati con i CAD 3D e rispetto alle soluzioni 2D offrono innumerevoli vantaggi per chi progetta il prodotto, per chi progetta il ciclo produttivo, per chi deve acquistare beni e per chi deve vendere un prodotto. In particolare, una replica 3D di un sistema produttivo, ad esempio, può essere visualizzata mediante sistemi di realtà virtuale per fare un “esperienza” semi-reale della fabbrica che si è progettata, andando di conseguenza a limare i dettagli e a ridurre i rischi associati all’investimento di capitali spesso considerevoli. Infine sta diventando una prassi sempre più comune quella di utilizzare tali dispositivi di realtà virtuale e/o aumentata per scopi di marketing.

Model-based Definition

Moel Based Definition
Credits: Sigmetrix

Il Model-based Definition (MBD), che potrebbe essere tradotto in italiano come “definizione basata sul modello” è una metodologia che consiste fondamentalmente nell’attribuire tutte le specifiche dimensionali e geometriche (ma non solo) direttamente al modello 3D. Di conseguenza, la messa in tavola diventa obsoleta, ma non è questa il principale beneficio. In questo articolo (in inglese) sono elencati 5 motivi per cui vale la pena utilizzare un approccio di questo tipo, che sono qui di seguito riassunti:

  • automatizzare ulteriormente la produzione: per la programmazione delle macchine a controllo numerico molte informazioni presenti normalmente solo su messa in tavola devono essere inserite manualmente da un programmatore. Con un MBD, queste informazioni possono essere lette in automatico dal modello 3D
  • aumentare l’efficienza dello scambio delle informazioni tecniche: per prodotti particolarmente complessi le messe in tavola diventano a volte di difficile interpretazione
  • migliorare la qualità del prodotto: ad esempio, la gestione delle tolleranze può venire ottimizzata
  • rappresentare un vantaggio competitivo nel manufacturing: ci sono innumerevoli vantaggi nel suo utilizzo, dalla già citata programmazione a controllo numerico al collaudo finale mediante sistemi di acquisizioni di punti
  • fornire supporto complementare alle tecnologie 4.0: i dati possono essere scambiati in maniera automatica mediante sistemi IoT, analizzati mediante tecniche di machine learning, aumentando di conseguenza il livello di autonomia e di flessibilità dei processi

Digital Thread

Per Digital Thread (“filo digitale”) si intende l’implementazione di un sistema di gestione di informazioni digitali dell’intero ciclo di vita di un prodotto. Se per la fase di progettazione e produzione il MBD è l’elemento fondamentale per un approccio digitale, tuttavia con il Digital Thread si estendono i benefici generati da un continuo scambio di dati anche alle fasi successive, ovvero:

  • in fase di esercizio: il sistema è in grado di scambiare ed elaborare dati in tempo reale
  • in fase di supporto prodotto: i dati scambiati, permettono un supporto più efficiente e tempestivo, e di reagire più rapidamente in caso di malfunzionamenti o guasti al sistema
  • in fase di dismissione: in ottica di economia circolare, diventa fondamentale avere informazioni relativamente allo smaltimento e al riutilizzo dei componenti

Di seguito si riporta una rappresentazione schematica di un approccio Digital Thread secondo General Electric:

Digital Thread
Credits: GE

Digital Twin

 

E adesso risponderemo alla domanda posta all’inizio: che cos’è un Gemello Digitale?

Un Gemello Digitale consiste in una rappresentazione virtuale di un oggetto o di un sistema in grado quindi di comportarsi, in tempo reale, alla stessa maniera del sistema fisico grazie ad uno scambio dati continuo.

Di conseguenza il Digital Twin può aver bisogno di un mockup digitale (anche se non è sempre necessario), ma soprattutto di una infrastruttura dotata di sistemi cyberfisici in grado di scambiare informazioni riguardo alla cinematica e/o dinamica del sistema fisico, a seconda del livello di complessità che si vuole raggiungere.

Quali sono i vantaggi nell’implementazione di un Digital Twin? Eccone alcuni:

  • Monitoraggio da remoto del sistema produttivo
  • Analisi a monte degli scenari
  • Decisioni prese sulla base dei dati reali
  • Maggiore trasparenza
  • Maggiore flessibilità

E’ facile intuire come l’implementazione di un Digital Twin non sia una cosa affatto banale e occorra quindi valutare caso per caso l’effettivo beneficio e il livello di complessità necessario. In alcuni casi, un digital twin può essere implementato solo per monitorare un aspetto specifico di una fabbrica, ad esempio la logistica. In questo caso non è necessario in via di principio un mockup digitale, ma semplicemente una rappresentazione schematica 2D della fabbrica per andare ad individuare il flusso dei particolari in tempo reale.

Da dove iniziare?

In questo breve post abbiamo evidenziato quali sono le differenze tra Digital Mockup, Model-based Definition e Digital Thread per andare infine a definire in maniera più chiara cosa sia Digital Twin. A seconda quindi delle specifiche esigenze di un’azienda, sarà necessario implementare una soluzione piuttosto che l’altra.

In questo senso, Accialini Training & Consulting è in grado di guidare l’azienda verso la trasformazione digitale più idonea alle proprie esigenze.

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