SSI 458

102 AUTOMAZIONE OGGI 458 SOLUZIONI SOFTWARE PER L’INDUSTRIA S SI industria 4.0 L’ industria CAE si sta trasformando velocemente, spinta da due tecnologie in forte crescita. L’hardware che continua a migliorare, rendendo possibile l’im- magazzinamento di grandi moli di dati e la loro ela- borazione in tempi sempre più brevi grazie al calcolo parallelo su CPU e GPU; l’intelligenza artificiale, che sta dimo- strando prestazioni eccellenti nel prevedere il comportamento di sistemi in nuove situazioni a valle di un addestramento adeguato con tante situazioni simili a quella mai vista dal sistema. La capa- cità di trovare nuove soluzioni dipende dalla qualità e dalla quan- tità dei dati di addestramento; ed è proprio in questo frangente che il CAE si trova a beneficiare delle due tecnologie, perché la ge- nerazione di grandi moli di dati, Big Data sintetici, è oggi possibile grazie all’automazione dei calcoli CAE ad alta fedeltà e alle risorse HPC che consentono di valutare in tempi brevi un gran numero di varianti. L’addestramento di modelli surrogati mediante i Big Data sintetici consente di prevedere un nuovo scenario in tempi molto brevi, in alcuni casi anche in tempo reale. Tra le metodiche che si stanno affermando e che sono passate molto velocemente dal mondo della ricerca scientifica a prodotti software commerciali ci sono i modelli ridotti (ROM reduced order models) basati sulla compressione dei dati utilizzando, ad esempio, il POD - Principal Orthogonal Decomposition che consente di estrarre le feature principali da un insieme di informazioni di tipo omogeneo e i me- todi di deep learning che consentono invece di estrarre e riutiliz- zare informazioni anche nel caso di dati non omogenei. I principali player attivi nel CAE stanno rendendo disponibili questi metodi con strumenti semplici da usare democratizzandone l’a- dozione. Ansys, ad esempio, sviluppa da diversi anni la soluzione Twin Builder, basata sui modelli ridotti, e ha acquisito recentemente la tecnologia SimAI basata sul deep learning. I concorrenti offrono soluzioni analoghe in un mercato che si sta sviluppando rapida- mente. Un aspetto chiave di queste metodiche è l’indipendenza dai meccanismi utilizzati per la generazione dei dati. Questa catena richiede competenze molto specifiche. Gli esperti della simula- zione e dell’automazione, grazie all’uso di software CAE specializ- zati, mettono a punto workflow automatici in grado di vagliare le prestazioni di varianti di progetto mediante la CFD (computational fluid dynamics), il FEM (finite element method) o più in generale analisi multi-fisiche accoppiate ad alta fedeltà. Gli esperti in com- puter science procedono poi alla manipolazione dei dati generati e all’addestramento dei modelli ridotti. Si passa quindi agli esperti IT, che grazie a tecniche di incorporamento di dati e funzioni in oggetti software (ad esempio le FMU - functional mock-up units) provve- dono a rendere i modelli fruibili in contesti molto diversi. Fruibilità con i visori In questo articolo si riporta un workflow sviluppato da RBF Morph, azienda che ha come missione lo sviluppo e l’applicazione della tecnologia di simulazione per sintetizzare e ottimizzare progetti, processi e decisioni per raggiungere un’efficienza ottimale, in col- laborazione con l’Università di Roma Tor Vergata, dove tutti i passi vengono compiuti per rendere i modelli di simulazione fruibili di- rettamente con i visori. Negli esempi presentati ci si avvale sia di simulazione CFD, mediante il solutore Ansys Fluent, sia di simu- lazione CFD mediante il solutore Ansys Mechanical. In entrambi i casi una simulazione di riferimento high fidelity viene resa para- metrica introducendo dei parametri fisici (variazione di una forza, di una temperatura…) e dei parametri geometrici (cambiamento di forma di un foro, dello spessore di una piastra…) utilizzando rispettivamente i software di mesh morphing RBF Morph Fluids e RBF Morph Structures. L’esplorazione dello spazio parametrico viene svolta nei limiti di validità dei parametri mediante tecni- Comeprogettare in realtàvirtuale? Con Ansys la modellazione CAE ad alta fedeltà è disponibile in tempo reale nella realtà virtuale Marco Evangelos Biancolini Progettazione interattiva della sonda spaziale  in formato nanosatellite