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Il Digital Twin
Grazie alla collaborazione con Siemens SCE Italia – Settore Educativo e L’Università degli Studi dell’Aquila, gli studenti del 2° anno dell’ITS Sistema Meccanica di Lanciano sono stati chiamati per la prima volta ad affrontare una sessione intensiva relativa al modulo di Virtual Commissioning.
L’avvento dell’Industria 4.0 e la necessità sempre più indispensabile delle imprese di migliorare i numerosi processi produttivi, riducendo, in particolare, i loro consumi e i tempi di messa a punto dei processi stessi, il quale ha portato le aziende alla necessità di riprodurre e testare ogni singolo aspetto fisico di un macchinario, attraverso la creazione di un gemello digitale, detto anche Digital Twin, da poter sviluppare e simulare direttamente su un personal computer.
Ciò consente di testare digitalmente il processo meccanico e automatico; in questo modo, eventuali errori nella progettazione meccanica e in quella software, per l’automazione, vengono individuati in una fase precedente a quella della realizzazione e collaudo dell’impianto con una conseguente riduzione dei tempi di lavorazione, di assemblaggio e di messa in funzione dell’impianto stesso.
Il modello digitale, inoltre, consente di valutare le performance dell’impianto per diverse regolazioni e trovare le impostazioni ottimali. Da qui, il nome di Virtual Commissioning, ovvero di collaudo virtuale.
Il software NX e l'add-on MCD
Per implementare quanto descritto, oltre ad avere con sé delle figure tecniche che siano in grado di lavorare nel nuovo ambiente tecnologico, l’azienda deve anche possedere un software che integri l’ambiente di modellazione 3D con quello di programmazione del PLC, e che al tempo stesso permetta di simulare e testare le numerose proprietà meccaniche e fisiche del modello progettato in funzione dell’automazione prevista.
Ed è proprio quello che ad oggi sta compiendo Siemens con lo sviluppo e la diffusione del software NX e del modulo add-on chiamato Mechatronic Concept Design (MCD).
Con questo modulo, gli allievi, tramite l’utilizzo di macchine virtuali messe a disposizione da Siemens, sono riusciti a realizzare e simulare i comportamenti fisici e dinamici di un macchinario la cui automazione è gestita da un programma PLC.
Il corso, della durata di 20 ore su 3 giorni di lezioni in aula, è stato tenuto dal Prof. Gabrio Antonelli, dell’Università degli Studi dell’Aquila. Il corso, suddiviso in 3 macro-argomenti, e ha l’obiettivo principale, quale la costruzione di un semplice impianto di smistamento componenti, molto simile, nel principio di funzionamento, al prototipo INTREPID.
Programma del Corso
Nel primo giorno, gli studenti dopo una presentazione sui concetti relativi al Digital Twin e al Virtual Commissioning hanno ricevuto i primi insegnamenti introduttivi al software NX. Quindi, si sono occupati della realizzazione dell’impianto, lavorando esclusivamente alla realizzazione del modello statico.
Nella seconda giornata, gli studenti hanno realizzato il modello dinamico dell’impianto, utilizzando l’add-on MCD. In dettaglio, dopo aver definito i vincoli cinematici del modello, i corpi rigidi, i corpi collidenti, le leggi per il controllo della posizione e della velocità di alcuni componenti e le leggi per la generazione dei pezzi meccanici da smistare.
Nell’ultima giornata, sono stati definiti i simboli e le tabelle dei segnali condivisi dal modello sviluppato in NX-MCD con il progetto dell’automazione gestita da PLC, sviluppato con il TIA Portal. Infine, tramite l’interfaccia di un PLC virtuale, chiamata PLCSIM Advanced, è stato possibile simulare il processo, mettendo in comunicazione il modello meccanico dinamico con il progetto dell’automazione gestito dal PLC.
Nella figura sottostante si riporta l’impianto realizzato in ambiente NX-MCD.
A cura dello studente Cosmo d’Orazio
