Nelle macchine rotanti, i “digital twin”, o gemelli digitali, sono alleati fondamentali nell’ottica di monitoraggio e diagnosi intelligente dei guasti.
I digital twin, o gemelli digitali, rappresentano un importante strumento associato a Industria 5.0. Essi sono in genere impiegati per l’analisi dei dati in tempo reale, fornendo approfondimenti ingegneristici predittivi e diagnostici e favorendo un processo decisionale più consapevole.
Come noto, i gemelli digitali rappresentano un’astrazione virtuale di un’entità fisica appartenente al mondo reale (come, ad esempio, un dispositivo, un oggetto, un componente, un bene immateriale, un servizio o un sistema). La connettività in tempo reale è bidirezionale ed estesa lungo tutto il ciclo di vita della controparte fisica.
I “digital twin” si differenziano dai modelli ad elementi finiti grazie appunto alla loro capacità di aggiornare i propri parametri simultaneamente con lo stato dell’entità fisica replicata. Inoltre, un gemello digitale può anche prevedere scenari futuri.
In generale, i gemelli digitali sono concepiti per prevedere guasti, individuare opportunità di cambiamento e prescrivere azioni correttive immediate al fine di ottimizzare e/o mitigare eventi imprevisti, analizzando e valutando il sistema sotto il profilo operativo.
Con l’avvento dell’Industria 5.0 e i progressi nell’Internet of Things (IoT), nell’intelligenza artificiale (AI), nell’analisi dei dati e nella realtà estesa (XR), i gemelli digitali trovano oggi applicazione in svariati settori.
Secondo le stime, il mercato globale dei gemelli digitali è in espansione: si una crescita da 11,82 miliardi di dollari nel 2023 a 59,25 miliardi di dollari nel 2028, trainata dalla crescente necessità di dati di monitoraggio in tempo reale, nonché dall’esigenza di ridurre il time-to-market e migliorare i processi decisionali.
Manutenzione predittiva di macchine rotanti mediante gemelli digitali
La maggior parte delle macchine incorpora componenti rotanti. Le macchine rotanti (come riduttori, motori, generatori, alberi rotore, pompe, compressori, ventilatori, turbine etc.) svolgono un ruolo cruciale in ogni applicazione, dalle turbine ai motori elettrici.
La loro funzione principale è assolta grazie al movimento rotatorio, a velocità elevate, di componenti come rotori, sistemi di cuscinetti, giunti, etc. Le macchine rotanti, specie nei sistemi di produzione, vengono spesso integrate con altri componenti.
Tuttavia, complessità e condizioni operative variabili, impegnative o ostili possono provocare malfunzionamenti imprevisti, con conseguenti tempi di fermo prolungati e scarsa qualità degli output. In questo contesto, la manutenzione di macchine rotanti è essenziale.
I gemelli digitali sono alleati fondamentali nell’ottica di monitoraggio e diagnosi intelligente dei guasti, nella definizione di indicatori per il condition monitoring e nella prognosi dei guasti.
Inoltre, un gemello digitale è in grado di replicare un’ampia gamma di ulteriori aspetti riguardanti la controparte fisica. L’implementazione e l’integrazione di sensori, tecnologie IoT e analisi avanzate sui dati grazie all’intelligenza artificiale favoriscono l’acquisizione e il monitoraggio di grandi moli di dati appartenenti al sistema fisico.
