Scopri il futuro della logistica con Labormak a MECSPE

Progettare il futuro della logistica con i Digital Twin

In Labormak lavoriamo per ampliare costantemente i confini delle nostre capacità di progettazione industriale e il nostro ultimo progetto, Twin4Logs, ne è un perfetto esempio. Questa entusiasmante iniziativa si concentra sulla creazione di un "gemello digitale", una replica virtuale, di un impianto logistico personalizzabile reale.

Grazie alla nostra pluriennale esperienza in simulazione e progettazione, stiamo realizzando questo gemello digitale interamente in-house. Il Digital Twin funge da potente modello di riferimento, consentendoci di sperimentare diverse configurazioni di componenti chiave come nastri trasportatori, smistatori e sensori. Ciò si traduce in significativi vantaggi, soprattutto durante il processo di vendita. Con Twin4Logs possiamo mostrare ai clienti modelli virtuali, fornendo una comprensione chiara e interattiva di come opererà il loro futuro sistema logistico prima dell’inizio della costruzione di qualsiasi costruzione fisica.

Tuttavia, Twin4Logs va oltre le semplici presentazioni di alto livello. Prevediamo di integrare software di controllo con questi gemelli digitali, abilitando un processo chiamato "commissioning virtuale". Ciò consente di testare e perfezionare il software che controlla l'impianto fisico in un ambiente sicuro e simulato. Il commissioning virtuale ha il potenziale di ridurre significativamente il tempo e le risorse necessari per i test tradizionali in loco, ottimizzando l'intero processo.

Attraverso la tecnologia dei Digital Twin, puntiamo a:

• Migliorare l'efficienza dei nostri processi di sviluppo.
• Ridurre i rischi associati all'implementazione fisica.
• Fornire soluzioni logistiche personalizzate e di qualità superiore ai nostri stimati clienti.

Siamo convinti che Twin4Logs rivoluzionerà il modo in cui progettiamo e costruiamo sistemi logistici, a vantaggio sia di Labormak che dei nostri clienti. Siamo entusiasti di essere all'avanguardia di questa trasformazione tecnologica.

2 Labormak ottimizza il progetto Twin4Logs con la suddivisione in Work Package

In Labormak, siamo impegnati in una gestione efficiente dei progetti. Per garantire il successo di Twin4Logs, abbiamo implementato una chiara suddivisione in Work Package (WP):

WP1: Gestione Progetto: Un team dedicato, guidato da un Project Manager, supervisiona tutte le attività durante l'intero ciclo di vita del progetto. Il team di Labormak è composto da figure altamente qualificate: un Project Manager, un Ingegnere Meccanico, un Progettista Meccanico e un Programmatore PLC.

WP2: Definizione dei Requisiti: Questa fase si concentra sulla definizione delle specifiche tecniche per hardware, software e acquisizione dati per garantire il funzionamento senza interruzioni del sistema.

WP3: Ottimizzazione della Progettazione: Selezioniamo con cura l'infrastruttura ottimale per garantire che il gemello digitale funzioni perfettamente e si integri con le apparecchiature del mondo reale.

WP4: Sviluppo e Implementazione: Questa fase centrale prevede la costruzione dell'applicazione del gemello digitale, dalla libreria virtuale al controllo di una linea logistica simulata.

WP5: Validazione e Collaudo: Testiamo rigorosamente l'applicazione rispetto a Key Performance Indicator (KPI) predefiniti e ne garantiamo la funzionalità con apparecchiature reali.

Sovrapposizione dei flussi di lavoro per una maggiore efficienza:

Il nostro diagramma di Gantt riflette un certo grado di sovrapposizione tra i Work Package. Questa strategia intenzionale ci consente di rivisitare e affinare le soluzioni precedenti man mano che il progetto avanza. Inoltre, il diagramma indica le scadenze per il raggiungimento di sei milestone predefinite, che saranno ulteriormente approfondite nel capitolo 3.

Questo approccio strutturato garantisce chiarezza, efficienza e comunicazione efficace durante l'intero progetto Twin4Logs.

3 Milestone fondamentali e Vantaggi misurabili

Per garantire l'esecuzione e il monitoraggio dei progressi del progetto Twin4Logs, Labormak ha stabilito una serie di milestone:

M1: Roadmap di Progetto: Questo milestone iniziale definisce un piano di attività dettagliato con scadenze chiare per ciascuna fase del progetto.

M2: Integrazione dell'architettura di sistema: Il modello virtuale viene importato nella soluzione Nerve scelta, inclusa l'installazione degli strumenti di sviluppo e la definizione dell'architettura software.

M3: Progettazione del modello digitale twin: Vengono sviluppati moduli meccatronici di base basati sugli standard di intralogistica di Labormak. Questi moduli formano una libreria che può essere combinata per creare layout e scenari diversi.

M4: Costruzione del modello finale: Utilizzando gli oggetti della libreria, Labormak definisce un layout standard dell'impianto di intralogistica e costruisce un corrispondente modello virtuale.

M5: Connessione modello-apparecchiatura e convalida delle prestazioni: Il digital twin viene collegato al sistema di controllo reale per la convalida e la valutazione delle prestazioni.

M6: Integrazione DT nel flusso di lavoro di Labormak: Gli strumenti sviluppati vengono incorporati nel flusso di lavoro standard di Labormak per valutare i benefici dell'approccio digital twin.

Per quantificare l'impatto di Twin4Logs, Labormak ha definito un set di Key Performance Indicator (KPI):

KPI_1: Tempo di preparazione dell'offerta ridotto: La possibilità di definire e testare virtualmente i layout degli impianti logistici riduce il tempo necessario per formulare le offerte. Ciò consente di determinare in anticipo dettagli più precisi, come la quantità di sensori e la selezione degli attuatori. (Obiettivo: riduzione del tempo del 20%)

KPI_2: Progettazione dell'impianto ottimizzata: L'utilizzo di un modello virtuale consente una fase di progettazione più accurata, consentendo di testare i componenti meccatronici prima della costruzione fisica. Ciò porta alla convalida del progetto, all'identificazione precoce di problemi critici e a un notevole risparmio di tempo. (Obiettivo: riduzione del tempo del 20%)

KPI_1 e KPI_2 sono interconnessi. Durante la fase di offerta, la stretta collaborazione tra i team di vendita e tecnici stabilisce un layout potenziale e un dimensionamento iniziale. Il digital twin facilita la rapida definizione di questo layout iniziale, consentendo di ottenere dati più accurati per il dimensionamento finale di precisione del team tecnico.

KPI_3: Debug del software più veloce: La messa in servizio virtuale, abilitata dalla connessione del modello virtuale alla soluzione di controllo, consente una messa in servizio parallela, un processo tradizionalmente avviato dopo la costruzione dell'impianto. Ciò ha un impatto significativo sui tempi di realizzazione del progetto, in particolare in termini di risparmio di tempo e, indirettamente, di riduzione dei costi. (Obiettivo: riduzione del tempo del 40%)

Tenendo conto della complessità del progetto

È importante riconoscere che la complessità delle linee logistiche dei clienti può variare significativamente. Ciò si traduce in tempi di progetto altamente variabili, dalla fase di offerta a quella di progettazione e messa in servizio. Labormak affronta questo problema assegnando a ciascun progetto un "coefficiente di difficoltà". Questo coefficiente viene quindi moltiplicato per un tempo minimo di base stabilito per linee relativamente semplici per stimare la tempistica complessiva del progetto.

Consegnabili: Presentare il successo

Per presentare efficacemente i risultati del progetto, Labormak fornirà due elementi chiave:

D1: Modello digitale twin: Questo deliverable mostra l'avanzamento del progetto presentando il modello virtuale, gli oggetti di libreria utilizzati e una descrizione dettagliata delle caratteristiche, delle prestazioni e della connettività del mondo reale del digital twin. Immagini, fotografie, video e altri contenuti visivi saranno incorporati in un documento o presentazione per una migliore comprensione.

D2: Rapporto finale con obiettivi e KPI raggiunti: Questo rapporto presenta i risultati finali del progetto, dimostrando i molteplici vantaggi dell'approccio digital twin e il suo impatto positivo su vari aspetti del flusso di lavoro di Labormak. Evidenzierà come il digital twin faciliti l'ottimizzazione del layout dell'impianto, la selezione di elementi meccatronici ottimali, strategie di controllo efficienti e un miglior successo di chiusura delle trattative attraverso stime dei costi più rapide e precise.

Definendo milestone chiari, KPI misurabili e deliverable preziosi, Labormak garantisce la buona riuscita di Twin4Logs, dimostrando al contempo gli importanti contributi del progetto all'efficienza e alle prestazioni aziendali complessive.

4 Twin4Logs: Anticipare e mitigare i rischi di progetto

Labormak riconosce che durante l'implementazione di Twin4Logs potrebbero emergere potenziali rischi. Ecco una ripartizione delle principali sfide e delle nostre strategie di mitigazione pianificate:

Rischio 1: Ottimizzazione dei dettagli degli oggetti della libreria

È fondamentale trovare un equilibrio tra la complessità degli oggetti nella libreria digitale e le prestazioni di simulazione. Modelli eccessivamente dettagliati richiedono una potenza di elaborazione significativa, mentre modelli sottosviluppati potrebbero richiedere rielaborazioni in fasi successive.

Per affrontare questo aspetto, daremo la priorità alla costruzione di una libreria di base con oggetti essenziali. Nuovi oggetti verranno aggiunti progressivamente in base alle esigenze del progetto. Il coinvolgimento tempestivo di vari dipartimenti (vendite, ingegneria) nella modellazione degli oggetti garantisce la presa in considerazione di aspetti pratici. Attraverso la creazione di sottosistemi digitali semplificati, possiamo identificare e affrontare tempestivamente potenziali problemi, riducendo al minimo le rielaborazioni.

Rischio 2: Limiti hardware

L'hardware scelto deve essere in grado di eseguire l'intera architettura software senza problemi di prestazioni.

Verranno condotti test preventivi sul dispositivo selezionato prima dell'implementazione del progetto. In caso di limitazioni, verrà scelta un'alternativa più potente dall'elenco hardware compatibile di TTTech. Inoltre, possiamo sfruttare lo standard IEC 61499, che consente la distribuzione del codice su più unità hardware, riducendo il carico su un singolo dispositivo. Ciò può essere implementato senza tempi di sviluppo aggiuntivi. Inoltre, mantenere una comunicazione aperta con il supporto Change2Twin garantisce un intervento rapido in caso di ritardi hardware imprevisti.

Rischio 3: Adozione da parte degli utenti dei flussi di lavoro digital twin

Alcuni membri del personale potrebbero avere difficoltà ad adattare le proprie pratiche di lavoro al nuovo approccio basato su digital twin.

Per mitigare questo rischio, personale chiave di vari dipartimenti verrà coinvolto dall'inizio del progetto per comprendere i vantaggi dell'approccio. Verranno fornite istruzioni chiare e user-friendly per facilitare l'adozione dei nuovi flussi di lavoro.

Rischio 4: Ritardi nella consegna di hardware e software

Potrebbero verificarsi potenziali ritardi nell'ottenimento dell'hardware o delle licenze software necessari a causa di fattori esterni.

Avvieremo in anticipo il processo di acquisizione di licenze software e hardware per minimizzare i ritardi. Verranno stabiliti piani di backup per identificare soluzioni software o hardware alternative, se necessario. La comunicazione aperta con il supporto Change2Twin garantisce un'azione tempestiva in caso di ritardi di consegna imprevisti.

Identificando proattivamente i potenziali rischi e implementando strategie di mitigazione efficaci, Labormak mira a garantire l'esecuzione regolare e il completamento di successo del progetto Twin4Logs.

5  Standard per l'innovazione e l'efficienza

In Labormak, crediamo che l'adesione agli standard pertinenti sia fondamentale per la buona riuscita dei progetti. Per Twin4Logs, abbiamo valutato attentamente vari standard di programmazione software di automazione e abbiamo scelto lo standard IEC 61499. Sebbene questo standard possa avere una diffusione limitata, l'esperienza e le basi di ricerca del nostro team ci consentono di affrontare efficacemente le sfide e sfruttarne i potenziali vantaggi.

Stiamo inoltre esplorando l'applicabilità del framework ISO 23247 Digital Twin per garantire che il nostro modello digitale twin sia allineato alle migliori pratiche del settore. Inoltre, valutiamo costantemente standard relativi a modellazione, simulazione, comunicazione in tempo reale, automazione e sicurezza informatica.

Un risultato significativo per Twin4Logs è l'integrazione di EcoStruxure Automation Expert di Schneider Electric (software runtime IEC 61499) con il dispositivo edge node Nerve. Questa integrazione ci consente di sfruttare IEC 61499 per soluzioni logistiche, garantendo al contempo una connettività senza interruzioni all'interno del sistema Nerve.

Inoltre, Labormak sfrutta la sua esperienza in protocolli di comunicazione come OPC UA, Modbus, MQTT e oneM2M. Questa combinazione, insieme alle capacità di comunicazione integrate del sistema Nerve, facilita lo scambio efficiente dei dati e la comunicazione in tempo reale, cruciali per l'efficacia del progetto.

La sicurezza è fondamentale e il recente ottenimento da parte del prodotto Nerve della certificazione IEC 62443-4-1, uno standard di sicurezza informatica riconosciuto a livello globale per i sistemi di automazione industriale, offre tranquillità.

Il nostro impegno nei confronti degli standard consolidati e l'esplorazione di framework emergenti sottolineano la dedizione di Labormak a rimanere all'avanguardia degli avanzamenti tecnologici. Questa focalizzazione incrollabile ci consente di fornire soluzioni innovative ed efficienti che superano i confini dell'automazione industriale.