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98 rmo marzo 2022 DAL MONDO DELLA FINITURA La simulazione nello sviluppo di un progetto impiantista L’evoluzione tecnologica dell’ultimo ventennio ha permesso un forte cambiamento nell’ap- proccio alla progettazione delle aziende Ucif dando sempre più spazio ad un’ingegneria supportata dal digitale. In questo articolo par- leremo di come le tecnologie dell’Industria 4.0, nello specifico delle simulazioni (e in un secondo articolo del virtual commissioning), siano diventate un elemento importante nel corso della vita di un progetto: le simulazioni come supporto allo sviluppo dell’ingegneria, il virtual commissioning come valido strumento durante la fase conclusiva di un progetto. Sono decenni che le simulazioni vengono svi- luppate a supporto dell’ingegneria. Tuttavia, la rapida evoluzione tecnologica dell’ultimo periodo (sia a livello di hardware che di sof- tware) ha permesso lo sviluppo di soluzioni facilmente accessibili con due grandi benefici: il miglioramento della qualità e della affida- bilità del risultato e la riduzione dei tempi di sviluppo. I software di simulazione maggiormente ado- perati a supporto dell’ingegneria nel nostro settore sono: CFD (Computational Fluid Dyna- mics) ovvero tutto ciò che riguarda la gestione dei fluidi e la trasmissione del calore; FEM (Fi- nite Element Method), tutte le simulazioni per validare la progettazione strutturale; DES ( Di- screte Event Simulation ), simulazioni ad eventi discreti per verificare come la produzione re- agisca agli eventi di un processo; simulazioni cinematiche o fuori linea: per la verifica delle traiettorie dei robot. La fluidodinamica computazionale (CFD) per- mette la simulazione di un impianto per ana- lizzare il comportamento dei fluidi (sia gas che liquidi) andando a determinare le distribuzioni di portata, di velocità, di temperatura e di pressione e altre informazioni minori. Lo stu- dio può essere fatto con un modello tridimen- sionale, per studiare le proprietà in uno spazio ampio e dalla geometria complessa, oppure con modelli semplificati monodimensionali, usati soprattutto per grandi reti unifilari di di- stribuzione fluidica. Nel primo caso si hanno informazioni che per- mettono di analizzare in dettaglio come il si- stema si comporta permettendo al progettista di definire costruttivamente (nel modo più ef- ficiente) la forma degli oggetti con cui il fluido interagisce. Oppure, valutare gli effetti del flu- ido nei confronti dell’ambiente circostante. Nel secondo caso si studia in modo semplificato il comportamento delle reti, si verifica la bontà di un P&ID e si possono trarre informazioni sul suo funzionamento o sulla logica che dovrà poi avere il software di gestione. Le simulazioni FEM permettono di analizzare come una strut- tura o un componente caratterizzato da una geometria ed un materiale, reagisce quando sottoposta a delle forze o carichi esterni. L’u- tilizzo di questi software permette quindi di fare un’analisi della resistenza meccanica di un componente dell’impianto, che sia una piattaforma, una struttura di supporto o un componente dell’auto. La simulazione agli eventi discreti (DES) stu- dia come un sistema reagisce a degli stimoli esterni. Il modello è composto da una serie di elementi collegati tra loro da una logica che regola il funzionamento dei componenti. L’a- nalista inserisce gli eventi tipici che possono verificarsi: l’arrivo di una scocca auto, lo svol- gimento di uno processo specifico o la proba- bilità di rottura di un componente. Attraverso questo modello si può studiare il susseguirsi di una serie di eventi che avranno degli effetti sulla produzione, permettendo così all’inge- gnere di verificare il tempo ciclo e individuare eventuali colli di bottiglia. Al termine della si- mulazione sarà possibile stabilire come e dove ottimizzare il modello per raggiungere le spe- cifiche del cliente. Questo è uno strumento indispensabile per un corretto studio di flusso di materiali all’ interno del reparto. Per ultimo abbiamo lasciato le simulazioni cinematiche o simulazioni fuori linea, non perché meno importanti o efficaci delle prece- denti, ma perché sono al confine tra le simu- lazioni e l’attività di virtual commissioning. Si tratta di software che permettono di simulare le traiettorie dei robot di applicazione o dei dispositivi di movimentazioni dei pezzi. In pra- tica, partendo dal modello 3D dell’impianto e degli oggetti da simulare, è possibile studiare la miglior traiettoria di movimento e quindi ot- timizzare il numero dei manipolatori, gli spazi necessari, la capacità produttiva e i tempi di manutenzione. Questo tipo di simulazione rappresenta un vantaggio già nella fase di of- ferta e può essere uno strumento altrettanto valido sia prima che durante il commissioning. Lo scopo principale di questa tipologia di si- mulazione è quello di arrivare in impianto con l’operatore già consapevole delle traiettorie migliori da implementare (da cui il termine programmazione fuori linea).