AS_08_2019

CONTROLLO tecnica Novembre/Dicembre 2019 Automazione e Strumentazione 86 effettui l’integrazione delle equazioni ai principi primi e pro- duca le simulazioni dei diversi scenari di interesse. Questo procedimento è molto complesso, e prevede una prima fase di analisi strutturale e manipolazione simbolica del Modello Dinamico, che ha come principali obiettivi la riduzione delle variabili del modello a quelle effettivamente significative , eliminando eventuali alias che derivano dalla struttura gerar- chica, e la trasformazione in forma esplicita (per quanto pos- sibile) dei sistemi di equazioni ai principi primi che compon- gono il modello, al fine di ottenere un set sistemi impliciti il più possibile ridotto in termini di numero di sistemi e dimen- sione dei singoli sistemi. Il Modello Dinamico che si ottiene al termine di questa fase è pronto per essere associato a uno o più solutori numerici, che costituiranno il motore di calcolo utilizzato per produrre le simulazioni degli scenari di inte- resse. Normalmente sono utilizzati solutori numerici dispo- nibili sul mercato, che possono essere a passo di integrazione fisso o variabile, a seconda delle caratteristiche del Modello Dinamico. L’associazione al solutore numerico essenzial- mente prevede la computazione, a partire dal Modello Dina- mico, di tutte le strutture necessarie al solutore utilizzato, che possono essere strutture dati o numeriche (ad esempio matrici Jacobiane e residui). Come si può facilmente intuire, le varie fasi sopra descritte richiedono know-how molto differenti . Le prime due richie- dono conoscenze tipiche dell’ingegnere di processo e di pro- dotto, mentre la terza richiede forti competenze nei campi dell’analisi strutturale dei modelli e del calcolo numerico. Esistono sul mercato diverse piattaforme di sviluppo , sia proprietarie sia open-source, che forniscono interfacce utente per la costruzione del Modello Dinamico (prime due fasi) e compilatori per la fase di associazione dei solutori. Queste piattaforme rendono possibile il progetto e la costruzione di Digital Twin da parte di ingegneri esperti di processo e pro- dotto, che possono utilizzare in modo trasparente i compilatori delle piattaforme per effettuare l’associazione dei Modelli ai solutori ed eseguire le simulazioni. Workflow per l’ingegneria di automazione, di processo o di prodotto Al fine di valutare il ruolo che può assumere il Digital Twin all’interno di un workflow per l’ingegneria di automazione o di prodotto, si definirà nel seguito un generico workflow che può sposare entrambe le due casistiche. Tale workflow pre- vede sei fasi distinte: - Engineering: comprende tutte le attività di specifica, proget- tazione e dimensionamento, che portano alle specifiche per la costruzione e l’implementazione del sistema di automazione, del processo o del prodotto. - Development & Test: comprende sia la fase di costruzione o implementazione che la successiva fase di test in produzione, questo perché spesso non c’è vera e propria consequenzialità dei due momenti ma possono innescarsi processi iterativi che alternano le due fasi fino ad ottenere il prodotto finale. - Deploy on microcontroller and FAT: l’attività di passaggio al micro-controllore (che può essere un PC industriale o un DCS/PLC) è ovviamente tipica del workflow di automazione, e comprende i test sul sistema fisico di automazione ed i test di accettazione di fine produzione (Factory Acceptance Test). Progettazione e sviluppo del Digital Twin Workflow per l’ingegneria di automazione e di prodotto