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I modelli digitali 3D possono verificare la funzionalità della progettazione così come aiutare nella formazione degli operatori di nuove macchine, dispositivi o interi complessi di produzione in anticipo. Se questi modelli vengono mantenuti aggiornati, possono essere utili anche nelle operazioni reali e per scopi di manutenzione. In alternativa, possono servire durante ulteriori ottimizzazioni o modifiche successive.
Le moderne macchine di produzione e le linee di produzione o i processi produttivi automatizzati rappresentano sistemi altamente complessi con progettazioni, realizzazioni e gestione e controllo associati complicati. Anche le progettazioni iniziali di tali sistemi sono notevolmente facilitate, grazie ai modelli digitali che, a seconda del loro livello di dettaglio, possono simulare la disposizione fisica delle singole macchine e testare la loro interazione reciproca e il controllo attraverso tutte le interfacce di ingresso e uscita. Un modello veramente dettagliato aiuta a evitare molti potenziali rischi nella progettazione di nuove tecnologie e nell’innovazione di quelle esistenti. Un modello adeguatamente progettato può anche aiutare a verificare che la tecnologia proposta soddisfi le normative e le direttive necessarie in materia di sicurezza della produzione.
Come viene creato un modello
Similmente ai progetti architettonici o di interior design, la modellazione 3D delle macchine di produzione utilizza modelli predefiniti di macchine, insieme a varie librerie di elementi aggiuntivi. Dall'esperienza quotidiana sappiamo che, oggi, molti produttori considerano i modelli digitali dei loro prodotti come un dato di fatto. Questi singoli componenti possono, quindi, essere disposti e interconnessi tra loro esattamente nello stesso modo in cui sono destinati a interagire nel mondo reale in seguito. Un tale modello 3D rappresenta, quindi, un digital twin del processo reale e può essere collegato sia a un sistema di controllo simulato che a uno reale. Il modello può anche includere elementi di controllo, come pannelli operatore completamente funzionali.
Non è necessario che tutti i componenti del modello siano realizzati con lo stesso livello di dettaglio – è importante concentrarsi sulle parti più importanti e critiche del processo produttivo, dove potrebbero verificarsi problemi e che offrono il maggior margine di ottimizzazione. Se stiamo creando un nuovo modello e c'è bisogno di integrare una tecnologia esistente (come macchinari di produzione, linea di produzione o processi esistenti) per la quale non abbiamo un modello adatto, ci sono diversi percorsi che possiamo seguire. Oltre a creare un digital twin completo, possiamo anche scegliere di limitare il modello della macchina o del dispositivo a una semplice approssimazione segnalando i vari stati della macchina.
Simulazione della produzione e formazione degli operatori
Oltre all'uso sopra menzionato di un modello 3D dinamico per la progettazione del sistema, il modello, se sufficientemente fedele, può essere utilizzato anche per accelerare la formazione necessaria per gli operatori delle nuove macchine di produzione, permettendo di iniziare la formazione molto prima che la tecnologia sia fisicamente installata. Inoltre, i modelli digitali non solo possono simulare le operazioni standard, ma anche indurre vari stati e scenari, come i malfunzionamenti. Analogamente ai piloti degli aerei di trasporto, il personale che opera sulla linea di produzione può, quindi, avere molte ore di formazione pratica su un simulatore prima ancora di iniziare a utilizzare la tecnologia reale.
Modello digitale e funzionamento reale
I modelli digitali non devono diventare inutili nel momento in cui la tecnologia viene messa in funzione. Il modello può essere utilizzato ulteriormente per simulare vari stati, inclusi ad esempio arresti e manutenzione, per fornire formazione continua agli operatori e, soprattutto, per l'ottimizzazione successiva di singole parti del processo produttivo o modifiche aggiuntive. In tal caso, mantenere il modello aggiornato in modo che rifletta lo stato attuale e reale del processo simulato è un prerequisito necessario.
I modelli digitali delle macchine di produzione sono ormai la norma, ad esempio, nell'industria automobilistica, dove vengono utilizzati per la modellazione dettagliata dei singoli processi sulle linea di produzione. L'obiettivo è ottenere un grado di controllo molto maggiore sul processo produttivo, dove ogni minima inefficienza o fermo macchina si traduce in ingenti perdite finanziarie. La modellazione e la simulazione sono utili anche nei processi produttivi potenzialmente pericolosi, dove è necessario osservare procedure precise e misure di sicurezza. Tuttavia, anche un modello con un livello rudimentale di dettaglio può essere utile. Ad esempio, se un'impresa più piccola sta pianificando di espandere la sua produzione, un modello di base può aiutare molto facilmente a determinare le capacità e le risorse di cui l'azienda avrà bisogno per realizzare questo piano. È, quindi, sempre necessario considerare in anticipo lo scopo del modello 3D e investire di conseguenza.
Con la crescente disponibilità di modelli di macchine e dispositivi da parte dei loro produttori e i prezzi più bassi per la capacità di calcolo necessaria per eseguire questi modelli, la modellazione digitale sarà utilizzata da un numero sempre maggiore di utenti grazie ai vantaggi sopra descritti.
Pubblicato 12 febbraio 2020
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