L’influenza dei gemelli digitali è determinante nello sviluppo di ogni tipo di prodotto di ultima generazione, dagli aerei ai macchinari industriali. Tuttavia, affinché le strategie si possano rivelare realmente efficaci, si devono individuare use case solidi e obiettivi ben definiti. Il passaggio da progetto pilota a soluzione in produzione deve prevedere metriche e KPI che riflettono il contributo atteso in termini di risultati.
Il twin digital costituisce una rappresentazione esatta di un reale sistema di produzione. Permette alle aziende manifatturiere di capire come ogni fase della produzione contribuisca o pregiudichi la qualità del prodotto finale. Oltre che per controllare la qualità, un gemello digitale viene spesso usato per diagnostica del sistema, monitoraggio, ottimizzazione, previsione dei risultati di produzione e delle prestazioni dei macchinari.
Il piano Industria 4.0 ha incentivato le aziende italiane ad investire per aggiornare o sostituire i macchinari utilizzati con lo scopo di avere un parco macchine digital ready dotato di sensori, sistemi operativi e indirizzi IP propri. Grazie a un monitoraggio in tempo reale, macchine intelligenti e connesse permettono di conoscere i tassi di rendimento su cicli di produzione specifici.
Le aziende manifatturiere più evolute utilizzano algoritmi di apprendimento automatico, sia supervisionati che non supervisionati, per identificare miglioramenti della qualità dei dati di produzione. Entrambi i tipi di algoritmi necessitano di dati in tempo reale provenienti dal monitoraggio di processi e prodotti.
Gli algoritmi di apprendimento automatico supervisionato individuano la soluzione ottimizzata per un problema specifico, come per esempio la pianificazione della produzione. Gli algoritmi di apprendimento automatico non supervisionato eccellono invece nel trovare i pattern in dati non strutturati e sono quindi usati per analizzare le cause alla base di eventuali problemi di qualità del prodotto.
Per sfruttare a pieno il potenziale del digital twin, le aziende devono però avere ben chiari gli obiettivi che si volgiono raggiungere. Le metriche associate ai progetti pilota devono pertanto prevedere KPI che esprimano una reale creazione di valore.
Esperienze dai primi utilizzatori dei gemelli digitali
I pionieri nell’utilizzo dei gemelli digitali si sono concentrati principalmente sul miglioramento della qualità del prodotto e sull’ottimizzazione della manutenzione, tentando di ottimizzare le due metriche più diffuse: tempo medio fra i guasti (Mean Time Between Failures, MTBF) e tempo medio di riparazione (Mean Time To Repair, MTTR). Inoltre, il monitoraggio in tempo reale può fornire dataset ricchi di informazioni in un particolare contesto che consentono agli algoritmi di apprendimento automatico di fornire informazioni relative ai livelli di qualità del prodotto e di efficienza di manutenzione desiderati.
I vantaggi più importanti
- Efficienza di produzione. I gemelli digitali forniscono informazioni preziose per rendere più efficienti i processi di produzione end-to-end. Affinché il gemello digitale sia una rappresentazione esatta del sistema fisico, ogni fase del processo di produzione deve essere monitorata in tempo reale. Ciò consente di testare scenari volti a migliorare l’efficienza, la scalabilità e i tempi.
- Gestione della qualità. I gemelli digitali aiutano le aziende a migliorare la gestione della qualità, rilevando eventuali anomalie attraverso l’analisi in tempo reale dei dati di produzione e di qualità. Grazie alle informazioni ricavate è possibile ridurre gli scarti quando vengono prodotte parti completamente nuove, aumentare i rendimenti dei macchinari e degli impianti e ridurre i resi. L’utilizzo sempre maggiore dei gemelli digitali per operazioni di simulazione in progettazione consente di identificare tutte le possibili cause di guasto o malfunzionamento prima che un singolo componente sia realizzato, riducendo enormemente gli scarti nei primi lotti di produzione.
- Ottimizzazione di Manutenzione e Riparazione (Maintenance, Repair, and Overhaul, MRO). I gemelli digitali sono molto efficaci nel migliorare la manutenzione, la riparazione e la revisione (MRO). Usando i gemelli digitali, le aziende sono in grado di comprendere in che modo combinazioni specifiche di componenti, materiali, livelli di carico delle macchine, tempi di ciclo, livelli di addestramento degli operatori, calibrazione degli utensili e attività di manutenzione preventiva contribuiscono a migliorare l’MRO. Sapere quale combinazione di fattori influisce maggiormente sulla longevità delle risorse e sull’accuratezza dell’MRO è fondamentale per mantenere un impianto produttivo al massimo dell’efficienza.
- Plm collaborativo. I gemelli digitali consentono di ottenere maggiore visibilità e collaborazione poiché prevedono una integrazione del ciclo di vita del prodotto e dei processi assocaiti: di progettazione, ingegneria, produzione, vendita e marketing. Sfruttando la simulazione permettono di pianificare i cambiamenti nel processo di produzione, rendono più efficienti i cicli di sviluppo, migliorandone la qualità e i tassi di rendimento.
