Verso il virtual commissioning

Scritto da: Eric Kam
  • 5/28/2021
  • Tempo di lettura : 3:30 min
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Quali sono le differenze fra il virtual commissioning e il commissioning tradizionale delle macchine?

Oggi, sempre più spesso, le apparecchiature e gli impianti di produzione non vengono ordinati da catalogo, ma le specifiche dei nuovi asset di produzione vengono definite e inserite in un progetto che viene discusso e messo a punto in modo da ottenere una soluzione su misura concordata tra il cliente e il fornitore. In questo contesto, il commissioning tradizionale può esporre i fornitori e i clienti a rischi significativi durante le operazioni di verifica, che vengono svolte sul campo solitamente avvalendosi di prototipi o delle stesse macchine già in fase di avanzata realizzazione.

I riesami fondamentali eseguiti lungo il percorso di commissioning si traducono spesso nella richiesta di nuovi investimenti tecnici o di modifiche, al fine di ottenere l'accettazione finale da parte del cliente e/o evitare contestazioni. Il commissioning virtuale mira a ridurre o addirittura a eliminare la dipendenza dalla realizzazione fisica, in modo da minimizzare i rischi e i costi per tutte le parti interessate.

In particolare, il virtual commissioning utilizza la modellazione 3D per testare le capacità, valutare la funzionalità e identificare i potenziali miglioramenti sulla base di modelli digitali - i digital twin – in modo completamente autonomo dalla realizzazione fisica del bene. Il virtual commissioning può essere condotto a vari livelli: potrebbe servire per simulare una linea di produzione completa, oppure essere limitato a una cella di lavoro o a una singola operazione di assemblaggio.

Non va inoltre dimenticato che l’effettiva compliance del commissioning, sia fisico che virtuale, dipende anche da altri fattori, che la simulazione o le analisi deterministiche non possono mai prevedere in modo completamente affidabile, ad esempio nel caso di attività che richiedono delle interazioni particolari da parte degli operatori. Molti problemi potrebbero infatti rimanere nascosti fino a che gli operatori non iniziano ad utilizzare le macchine, interagendo con esse. Poiché durante le fasi di virtual commissioning gli asset fisici non sono ancora disponibili, i problemi di processo che dipendono dall'uomo potrebbero essere scoperti solo successivamente, quindi troppo tardi per essere risolti in modo efficace e soprattutto economico.

Ciò è vero a meno che non si riesca a trovare un modo per permettere agli operatori di effettuare commissioning virtuali che utilizzino modelli digitali capaci di comportarsi in modo del tutto simile al reale.

Il virtual commissioning delle linee di assemblaggio finale

La necessità di definire dei digital twin efficaci implica l’estensione della catena digitale (digital thread) oltre la gestione della geometria CAD e delle configurazioni tipicamente mappate tramite i sistemi di gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM). Acquisire i dettagli della pianificazione del processo di produzione e del commissioning digitale permette di accelerare sia la registrazione delle modifiche dei dati del prodotto, sia le simulazioni del processo di produzione.

Ciò si traduce in un aumento significativo della necessità di definire e rieseguire le simulazioni, iterando con varianti di prodotto e di processo in cui le simulazioni potrebbero apparire quasi identiche, pur con differenze sottili ma critiche. La necessità di colmare questo divario per convalidare i prodotti e i processi in cui il fattore umano gioca un ruolo importante è una delle motivazioni fondamentali che hanno spinto PTC a collaborare con fornitori di soluzioni come ESI Group.

. La soluzione basata su realtà virtuale IC.IDO (Eye-see, I do) è stata introdotta da ESI Group per la convalida di prodotti e processi laddove vi siano attività e interazioni manuali. Essere in grado di valutare queste interazioni è fondamentale per portare a termine il commissioning delle macchine utilizzando esclusivamente risorse virtuali o digitali.

Con IC.IDO, le imprese manifatturiere possono gestire efficacemente queste tipologie di commissioning. Dopo aver inserito le opportune geometrie, è possibile sperimentare le macchine in prima persona, utilizzando la cosiddetta realtà virtuale immersiva (VR).

In tale ambiente è possibile definire e valutare i comportamenti fisici e le interazioni tra gli operatori, gestire il commissioning delle macchine e le loro eventuali evoluzioni, senza dover attendere la realizzazione fisica degli impianti.

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Virtual commissioning delle macchine del futuro considerando i fattori umani con IC.IDO di ESI Group
(Le immagini sono per gentile concessione di Volkswagen e MAN Truck)

Le sfide che si possono affrontare durante la validazione di un prodotto e di un processo in cui vi intervengono fattori di tipo umano, comprendono la gestione interattiva delle collisioni tra oggetti, condutture o cavi, il comportamento basato sulla fisica di meccanismi cinematici complessi, la registrazione e l'esportazione di percorsi interattivi di installazione/rimozione, l'ergonomia e i fattori legati al comportamento umano. Ciò permette di convalidare il layout dell’impianto, pianificare gli aspetti logistici e allocare gli spazi.

Durante una revisione virtuale, IC.IDO consente a più partecipanti remoti di collegarsi in un ambiente virtuale comune, per sperimentare personalmente il commissioning delle macchine. È così possibile acquisire informazioni e osservazioni, nonché registrare l’evoluzione dell’ambiente di lavoro, che è possibile memorizzare per esportarli a fini di documentazione ed eventuali utilizzi successivi, come le istruzioni di lavoro digitali.

Le tecniche di verifica, convalida e virtual commissioning di linee di assemblaggio in cui le automazioni si trovano a convivere con attività di tipo manuale consentono alle imprese manifatturiere di poter instaurare un'efficiente collaborazione tra i reparti di ingegneria e produzione, i fornitori e tutti i vari stakeholder, tra cui gli operatori di linea, riducendo così la necessità di ricorrere a prototipazioni fisiche, viaggi e a ispezioni sul campo.

Con questo approccio è possibile assicurare un rapido avvio della produzione, pur rimanendo agili nella gestione delle modifiche e degli aggiornamenti delle linee, per potersi adattare rapidamente ai cambiamenti della domanda o della forza lavoro disponibile. Anche se questo non può colmare ogni potenziale divario tra il commissioning convenzionale delle macchine e un flusso di lavoro completamente digitale, il virtual commissioning è significativamente più vicino alla realtà.

Rimanere sicuri e produttivi

La soluzione di ESI per la validazione di prodotti e processi in cui è presente una componente umana (IC.IDO) è stata espressamente sviluppata per fornire una risposta concreta alle sfide che il mondo industriale pone in termini di integrazione, servizi di assistenza e ingegneria della produzione. IC.IDO permette agli utenti di sperimentare intuitivamente nuovi prodotti e processi mediante un ambiente virtuale immersivo in tempo reale, espressamente pensato per l’industria e le necessità di collaborazione aziendali. La soluzione Human Centric di ESI ha consentito a molte aziende di implementare efficacemente dei protocolli operativi conformi alle vigenti normative in materia di salute e sicurezza sul lavoro, migliorando al tempo stesso la produttività e le condizioni di lavoro degli addetti alle catene di montaggio e degli operatori di manutenzione.

 

 

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Informazioni sull'autore

Eric Kam Eric Kam ricopre la posizione di Industry Marketing Manager all’interno di ESI-Group e può essere definito un “evangelist” in tema di tecniche ingegneristiche applicate alla progettazione, all’engineering e alla pianificazione dei processi allo scopo di analizzare, identificare e risolvere i potenziali problemi che impediscono agli OEM di raggiungere i risultati desiderati: nell'industria automobilistica, aerospaziale, energetica e pesante. Eric è un sostenitore entusiasta delle soluzioni di Extended Reality (XR) applicate all'ingegneria di prodotto, alla pianificazione dei metodi di assemblaggio e ai processi di manutenzione, mediante l’uso delle tecnologie di realtà virtuale (VR) e di realtà aumentata (AR). Eric è altresì un sostenitore convinto della trasformazione digitale, quale fattore di democratizzazione delle tecnologie di simulazione e analisi. Laureato alla Michigan Technological University Eric, da tempo, fa parte di molte associazioni di PMI, di cui coordina una serie di attività.