La corretta progettazione digitale di macchine industriali

La corretta progettazione digitale di macchine industriali: Lenze presenta nuovi strumenti e servizi basati sulla tecnologia Digital Twin.

Chi progetta macchine industriali deve continuamente confrontarsi con dei vincoli come i tempi ridotti e le risorse limitate. Mantenere le scadenze e rispettare i requisiti è fondamentale, come poter garantire al cliente modifiche all’ultimo momento del software. Risolvere un contrattempo nella fase di commissioning potrebbe richiedere diversi tentativi per mettere a punto un prototipo che sia perfettamente allineato ai requisiti. Consideriamo che dei tempi prolungati per implementare le modifiche inciderebbero negativamente sui costi. Oggi l’ingegneria digitale fornisce nuovi strumenti tecnologici per affrontare queste problematiche in modo efficace. Se da un lato la digitalizzazione della produzione e la tecnologia Digital Twin sono già una realtà, l’adozione di strumenti integrati per la creazione di modelli digitali di macchina è ancora molto limitata. Lenze investe continuamente per offrire al mercato strumenti e servizi sempre più completi ed avanzati per rispondere a questa esigenza e porta avanti un costante dialogo con i costruttori di macchine sui temi del Digitale applicato all’automazione. Un processo di sviluppo digitalizzato offre numerosi vantaggi, per esempio è possibile effettuare dei test più accurati nella fase preliminare del progetto, fornire un supporto per la programmazione del software e realizzare la messa in servizio virtuale. Si aprono grandi opportunità per i costruttori: uno sviluppo più rapido riduce i  costi e abbrevia i tempi di lancio della macchina sul mercato. Le specifiche richieste dal cliente vengono pienamente soddisfatte fin dalle primissime fasi del progetto.

Digital Twin: dall’applicazione stand-alone all’intera catena cinematica

La progettazione digitale e quindi la tecnologia Digital Twin è alla base degli strumenti per generare, analizzare immagazzinare e trasmettere informazioni senza interruzioni attraverso componenti, macchine e sistemi e ricevere dati. I Digital Twin possono essere applicati a tutte le fasi del ciclo di vita di una macchina o impianto: progettazione, realizzazione, test, messa in servizio, operations, manutenzione, riconfigurazione/revamping. Nella fase di sviluppo, riscontriamo ancora un gran numero di applicazioni “isolate” e, per molte di queste, ogni modifica del progetto implica un cospicuo investimento di risorse. Gli effetti positivi dell’ingegneria digitale non possono essere raggiunti senza un flusso costante di informazioni. È fondamentale pertanto sviluppare una tool chain di strumenti digitali basata su un modello di Digital Twin standardizzato – almeno a livello del singolo contesto produttivo, se non addirittura per uno specifico segmento di mercato (es. Packaging). Con il supporto dei clienti più innovatori, Lenze sta lavorando da tempo nella progettazione digitale coinvolgendo i suoi clienti con largo anticipo. Il gruppo Lenze considera l’ingegneria digitale uno dei più rilevanti fattori di innovazione per l’industria, in grado di influenzare profondamente il modello di manifattura del futuro.

Sviluppi attuali e futuri

Lenze sviluppa la propria tecnologia a partire dagli strumenti che mette a disposizione da tempo ai suoi clienti, come ad esempio Application Software Toolbox di Lenze FAST. A questi si aggiungono le nuove applicazioni, create ad hoc per l’impiego nel campo dell’ingegneria digitale. La base è il concetto “InA” (“Intuitive Automation”), che consente a un costruttore (OEM) di configurare e parametrizzare un’applicazione, impiegando dei moduli software meccatronici e generare al tempo stesso il software di macchine in modo automatico. Grazie all’impiego di occhiali VR o HoloLens, possiamo rappresentare una macchina virtuale come un oggetto 3D nella realtà aumentata, e mostrare in modo semplice la simulazione del flusso di produzione. Questa funzionalità offre il vantaggio di rilevare eventuali errori di processo o di configurazione nella fase iniziale del progetto, evitando di dover investire tempo e risorse nelle fasi successive. Il software FAST Application Toolbox, che permette già di creare in modo semplice il programma di automazione per una macchina modulare, diventerà una piattaforma ancora più strutturata: non solo sarà in grado di gestire digital twin, ma getterà le basi della generazione automatica del codice.  E’ inoltre prevista l’integrazione di funzioni aggiuntive per testare automaticamente il codice e semplificare ulteriormente lo sviluppo in ambito R&D. Lenze sta realizzando una nuova applicazione che allarga l’ambito di applicazione del suo strumento di simulazione meccatronica “Drive Solution Designer”, modellizzando non solo il controllo motion, ma anche l’automazione completa della macchina. Ulteriori strumenti possono essere aggiunti, a livello di PLC, Industrial PC o cloud, per simulare ulteriori aspetti legati alla macchina o al sistema: modellizzazione fisica, meccatronica, motion, fino all’integrazione con altri sistemi o con l’intero processo di produzione, inclusivo di aspetti economici e gestionali. Questo ecosistema non può che riflettere gli specifici fabbisogni di ciascun cliente. Una configurazione sufficientemente evoluta di tool di simulazione consente la realizzazione pratica di concetti quali il Virtual Commissioning. Tutti i dati necessari per la modellizzazione risiedono nel Digital Twin, che fornisce informazioni preziose anche su nuovi servizi e modelli di business abilitati dalla macchina o dal sistema. Grazie all’impiego di modelli e formati di dati standardizzati, i dati della management shell semplificano l’interazione con le applicazioni cloud per il machine learning e per l’analisi dei big data in un contesto IIoT.