L’evoluzione della tecnologia ha reso possibile la diffusione di nuove modalità di progettazione, in grado di realizzare una rappresentazione digitale di un impianto industriale contenente tutte le informazioni necessarie alla gestione del suo intero ciclo di vita: dalla fase di progettazione fino alla messa in opera e alle successive attività di manutenzione.

I moderni software di progettazione degli impianti industriali consentono infatti di ottenere un vantaggio competitivo: prevedono funzionalità per modellare tridimensionalmente ogni componente e generare una rappresentazione grafica 3D che permette di identificare ogni elemento, dalle linee di piping alle valvole e ai componenti di linea, fino alle apparecchiature. Utilizzando una rappresentazione virtuale dell’impianto industriale è infatti possibile avere una visione dettagliata del progetto e monitorare in tempo reale le sue prestazioni. 

Scopriamo insieme quali sono i vantaggi dell’utilizzo del digital twin durante la progettazione e la gestione di un impianto industriale e in che modo l’uso di modelli tridimensionali accurati agevola e velocizza il lavoro dei progettisti.

Cos’è e come funziona il digital twin

Per digital twin, “gemello digitale” in italiano, si intende una rappresentazione virtuale di un’entità fisica o di un sistema complesso, come appunto un impianto industriale, che permette la condivisione e lo scambio di informazioni. Possiamo quindi definire il gemello digitale come una vera e propria replica virtuale di un elemento esistente nel mondo reale, che consente di analizzare le prestazioni dei componenti utilizzati per ottimizzarne l’efficienza, la produttività e per ridurre il rischio di malfunzionamenti.

L’utilizzo dei digital twins durante la progettazione degli impianti industriali consente di validare la fattibilità delle soluzioni adottate dai progettisti, mediante l’uso di modelli 3D che permettono inoltre di fornire al committente una simulazione dettagliata della produttività e dell’efficienza dell’impianto. Al giorno d’oggi il gemello digitale è un elemento fondamentale del processo di trasformazione tecnologica del comparto industriale, perché permette di digitalizzare l’intero ciclo di vita del progetto, dalla fase di progettazione iniziale fino allo smaltimento dei componenti impiegati. 

Possiamo quindi considerare il digital twin come un’evoluzione del Building Information Modeling (BIM), il sistema informativo che racchiude al suo interno processi e strumenti interconnessi, con cui è possibile gestire tutte le informazioni relative alla progettazione di un impianto industriale. Vediamo nel dettaglio le principali differenze e i software specializzati nella modellazione tridimensionale dell’impianto.

Dal building information modeling al digital twin

A differenza dei sistemi BIM, i gemelli digitali sono modelli dinamici, che possono essere usati anche per monitorare e gestire le prestazioni di un impianto: i primi sono generalmente usati per pianificare e progettare un’opera, mentre i digital twins vengono usati per il monitoraggio e la gestione dell’impianto industriale, poiché sono in grado di fornire informazioni aggregate e dettagliate in tempo reale. Infatti, questo tipo di rappresentazione virtuale può essere aggiornata in tempo reale usando i dati rilevati dai sensori installati all’interno dell’impianto, con cui gli ingegneri possono eseguire simulazioni accurate e verificare le più piccole variazioni di un’ampia gamma di parametri (vibrazioni, temperature, velocità, pressioni ecc.).

I moderni software di modellazione 3D sono in grado di realizzare il layout tridimensionale di un impianto industriale integrando funzionalità che permettono agli utenti di dialogare con le ultime innovazioni tecnologiche. Sono un esempio i software di modellazione 3D di ESAin, che velocizzano le attività di modellazione tridimensionale garantendo l’accuratezza della rappresentazione virtuale: tra le soluzioni più all’avanguardia sono disponibili applicativi che consentono il routing automatico delle linee, inclusa la vestizione automatica con tubi e fitting e il posizionamento dei componenti con funzioni di aggancio e di riferimento ai punti della tubazione. 

Utilizzando questa tipologia di software si potrà inoltre acquisire il modello 3D realizzato con un applicativo esterno (es. ArchiCAD o Revit), modellare l’impianto tridimensionalmente e classificare ogni oggetto nel rispetto dei parametri previsti da buildingSMART, l’organizzazione internazionale che definisce le linee guida da seguire affinché il software possa ottenere la certificazione per il Building Information Modeling.

I vantaggi dell’utilizzo del digital twin negli impianti industriali

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Con la diffusione dei software BIM per gli impianti industriali e delle tecnologie dell’industria 4.0 sempre più aziende adottano i gemelli digitali per l’ottimizzazione e il monitoraggio dei processi e delle prestazioni. Con l’utilizzo dei digital twins è infatti possibile ottenere numerosi vantaggi, come ad esempio:

  • Agevolare la manutenzione predittiva: i dati raccolti dai sensori possono fornire informazioni accurate sulle condizioni di ogni componente, permettendo di agire in anticipo ed evitando situazioni critiche che potrebbero compromettere l’efficienza del ciclo produttivo.  
  • Migliorare le prestazioni dell’impianto industriale: permette di simulare e ottimizzare il suo funzionamento, identificando le aree di miglioramento e semplificando la fase di test delle nuove strategie adottate per l’ottimizzazione dei processi produttivi. 
  • Ridurre costi e sprechi. I digital twins consentono di individuare le eventuali inefficienze, gli sprechi di risorse e di ottimizzare il funzionamento di ogni componente riducendo quindi i costi di gestione. La simulazione digitale permette infatti di ridurre i costi dovuti alla realizzazione di test fisici e consente di velocizzare i collaudi, potendo utilizzare software con cui ricreare virtualmente qualsiasi tipo di scenario di funzionamento. 
  • Migliorare l’efficienza energetica e la sostenibilità. Consultando un modello tridimensionale è possibile, inoltre, valutare il fabbisogno energetico dell’opera e identificare i punti critici per suggerire soluzioni in grado di migliorare l’efficienza e contribuire alla sostenibilità complessiva dell’attività industriale. Ad esempio, mediante il gemello virtuale è possibile ottimizzare la gestione delle materie prime, riducendo le distanze di trasporto all’interno della struttura e implementare sistemi che permettano di ridurre l’energia richiesta dalle apparecchiature e da ogni componente scelto.

 

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