AS1_2025

Automazione e Strumentazione Gennaio - Febbraio 2025 Primo piano 25 DOSSIER della Ieee sulle tecnologie abilitanti dei Digital Twin, possiamo distinguere tre tipologie di stru- menti di simulazione per il mondo produttivo: Digital Model, Digital Shadow e Digital Twin, distinti in base ai diversi flussi di dati manuali o automatizzati tra l’impianto di processo fisico e la sua controparte digitale. Un Digital Model è una simulazione adatta al caso d’uso per rappresentare la struttura fisica e la filo- sofia di controllo così come sono state costruite. I modelli digitali sono utilizzati per supportare le operazioni risolvendo scenari con l’utilizzo di dati di input ipotetici o trattati manualmente; i risultati del modello sono utilizzati per appor- tare modifiche manuali per migliorare i processi e ottimizzare le prestazioni di un impianto. Una Digital Shadow , principalmente negli impianti, si ha quando la simulazione è alimen- tata con dati automatizzati tramite integrazione con sistemi e database dell’impianto: può essere utilizzata per tracciare e convalidare le presta- zioni di un impianto. Come con i modelli digi- tali, i dati di output sono utilizzati per realizzare le modifiche manuali all’impianto fisico, com- prese le modifiche agli schemi di controllo e ai programmi di manutenzione. Un vero e proprio Digital Twin è definito come l’utilizzo del modello con un set automatizzato di dati di input e con i dati di output che vengono automaticamente analizzati e restituiti, nel caso degli impianti, ai sistemi di controllo e gestione; questi hanno la possibilità di prendere decisioni in tempo reale senza l’intervento dell’utente. I Digital Twin di processo sono in genere, ma non esclusivamente, modelli dinamici con integra- zione completa del sistema di impianto. A questi tre possiamo aggiungere il Digital Protot- ype per tenere conto della simulazione nella pro- gettazione del processo senza l’impianto fisico: un prototipo digitale quindi è una simulazione di un processo che non esiste fisicamente. I pro- totipi digitali sono in genere sviluppati sulla base di conoscenze ingegneristiche, test di laboratorio e processi esistenti simili e sono manipolati per determinare la progettazione di processo ottimale. Per costruire un Digital Twin Se la disponibilità di dati in tempo reale in entrata e in uscita è l’elemento distintivo dei Digi- tal Twin, di fatto la sua realizzazione implica e richiede alcuni altri elementi costitutivi che svol- gono le funzioni di fornire, raccogliere, visualiz- zare, elaborare, trasferire, analizzare e utilizzano questi dati. Gli elementi costitutivi di un gemello digitale includono quindi: modellazione, sensori, connettività IoT, calcolo. La modellazione include sia tecniche di visualiz- zazione (Cad, Bim…) che di modellazione scien- tifica (per la previsioni e pianificazione di scenari ipotetici); si occupa di fenomeni come la defor- mazione strutturale, il flusso di fluidi, i processi biochimici e altro ancora. Le previsioni si basano su tecnologie di AI e Machine Learning. I sensori sono montati sull’oggetto fisico: raccol- gono in tempo reale i dati relativi al comporta- mento e alle caratteristiche dell’oggetto; il gemello digitale utilizza questi dati per aggiornarsi. La connettività IoT garantisce un flusso bidire- zionale di dati da e verso il gemello digitale, il che garantisce che la replica virtuale sia una rap- presentazione “viva” dell’oggetto fisico. Infine il calcolo , per poter analizzare grandi Il gemello digitale di un lotto di prodotti chimici potrà unificare tutti i dati interessanti dei prodotti, come i parametri di produzione e l’andamento delle variabili di processo