FABBRICA VIRTUALECPS
Un CPS (Cyber Physical System) è un sistema dove gli oggetti fisici sono affiancati dalla propria rappresentazione nel mondo digitale e possono essere integrati con elementi dotati di capacità di calcolo, memorizzazione e comunicazione tra loro collegati in rete. L’integrazione del CPS al MES dà luogo al CPPS (Cyber Physical Production System).
CPS, LA VIRTUALIZZAZIONE DELLO SHOP FLOOR
Il Cyber Physical System (CPS) è un aspetto fondamentale e una tecnologia tanto attuale quanto promettente del panorama di Industria 4.0 e 5.0. In ambito produttivo, l’assegnazione alle risorse fisiche di comportamenti automatizzati attraverso il MES o intrinsechi dei Digital Twin (DTW) costituisce un CPPS (Cyber Physical Production System).
Il CPS ha un grande potenziale nel contribuire a rendere i sistemi di produzione intelligenti, resilienti e auto-adattivi utilizzando il mondo cibernetico per realizzare una collaborazione distribuita in quello fisico.
Il CPS combina infatti il mondo fisico delle macchine e degli operatori con l’ambiente virtuale dei Digital Twins, consentendo il monitoraggio e l’ottimizzazione dei processi di produzione e riduzione degli sprechi attraverso l’uso di sensori, AI (intelligenza artificiale) e automazione.
Ogni risorsa (macchina e/o operatore) dello shop floor fisico può quindi essere replicata nell’ambiente virtuale. Il digital twin genera e acquisisce dati di varia natura, su stati di avanzamento, stato dei macchinari, alert, riducendo così le distanze oltre alle asimmetrie informative tra tutti gli elementi del sistema. Tali dati forniscono in tempo reale informazioni fondamentali per la fase di decision making, sia automatizzata (es. spegnimento automatico macchine) che demandata agli operatori di reparto.
Con l’aiuto di sensori diffusi, il CPS può determinare infatti in modo autonomo e in tempo reale il suo stato operativo corrente, all’interno dell’ambiente in cui si trova e qualunque sia la distanza tra gli oggetti che lo compongono.
Dalle informazioni elaborate dai dati ricevuti, gli operatori svolgono le azioni pianificate ed eseguono decisioni correttive, ottimizzando un processo o risolvendo un problema.
Uomo – Macchina
I CPS non eliminano la funzione dell’uomo ma ne elevano il valore aggiunto e i compiti a nuovi livelli di complessità nella gestione e controllo dello shop floor aziendale.
Binomio produzione e connettività
Nel quadro dell’economia mondiale, l’Industria 4.0 è in forte crescita e focalizzata nell’aumento del grado di industrializzazione, informatizzazione e digitalizzazione.
Manutenzioni predittive
Grazie ai Big data messi a disposizione dal CPS e all’applicazione dell’AI, si possono implementare modelli di Machine Learning utili alla manutenzione predittiva.
perchè scegliere cpps
Monitoraggio completo del sistema fisico: Attraverso il sistema virtuale, si ha il completo monitoraggio real time del sistema fisico grazie alle informazioni elaborate dai dati ricevuti.
Decision Making anche automatizzato: In base alle informazioni ricevute, gli operatori sono supportati nel controllo e gestione dell’ambiente produttivo. Grazie al CPS e all’applicazione di metodiche AI, la fase di decision making per il controllo e il monitoraggio può essere ulteriormente automatizzata.
Connessione bi-direzionale in real-time spazio fisico/virtuale: Gli operatori possono disporre di dati completi in tempo reale per avere un continuo e semplificato monitoraggio dello spazio fisico attraverso il controllo dei dati ricevuti ed elaborati nello spazio virtuale e viceversa.
Integrità dei dati: Le informazioni sono certe perché basate sull’integrità dei dati durante la trasmissione dal digitale al fisico e viceversa.
Simulazioni: La possibilità di simulazione nell’ambiente virtuale ha una fondamentale importanza, in quanto consente esperimenti per la validazione di prodotti, processi o sistemi di configurazione con la possibilità di traslarlo sul sistema fisico evitando errori.
Riduzione della distanza informativa tra tutti gli elementi del sistema: La virtualizzazione di tutte le risorse dello spazio fisico riduce le distanze consentendo il completo controllo anche su sistemi più complessi e articolati.
Risoluzione di problemi e ottimizzazione dei processi: i dati e le informazioni a disposizione in tempo reale consentono di affrontare immediatamente le criticità evidenziate dal CPS con la risoluzione di problematiche o l’ottimizzazione dei processi che potrebbero compromettere la produzione e/o la qualità e/o gli impatti ambientali.
Ruolo umano: nel CPS e nel caso di decisioni assunte da un’intelligenza interna al sistema che permette di classificare le criticità evidenziate, il ruolo umano viene elevato ad un più alto grado di controllo, in quanto responsabile della supervisione di tutti quei processi che vengono svolti autonomamente dal sistema.
Il CPS si basa sulle 3C:
- Comunicazione
- Calcolo
- Controllo
In quanto permette il rilevamento in tempo reale, il controllo dinamico e fornisce una grande quantità di informazioni. Obiettivo del CPS è quello di fornire nuove funzionalità ai sistemi fisici tramite l’utilizzo appunto di calcolo, comunicazione e controllo. Attraverso l’integrazione delle 3C, permette il rilevamento in tempo reale, il controllo dinamico e fornisce una grande quantità di informazioni.
L’architettura dei CPS non ha una struttura rigida, in quanto deve essere necessariamente modellata sulla base di sistemi già esistenti, ovvero il sistema fisico, il sistema di rete e il sistema informatico.
In generale un CPS può essere suddiviso su tre livelli:
- livello utente
- livello del sistema informativo
- livello del sistema fisico
Il sistema fisico è composto da una serie di macchinari, risorse, sistemi embedded, sensori, attuatori, ecc. che permettono la raccolta e la trasmissione di dati e l’esecuzione dei segnali di controllo.
Il sistema informativo ha il compito del trattamento e della trasmissione dei dati raccolti dal sistema fisico per l’elaborazione in informazioni. Infine, il livello del sistema utente, svolge compiti di strategia, controllo e sicurezza in un ambiente di interazione uomo-macchina.La mappatura delle relazioni cyber-fisiche risulta essere uno-a-molti, non uno-a-uno come invece succede nel singolo Digital Twin.
Questo è il motivo per cui il CPS non si limita a utilizzare lo spazio digitale per creare una copia del sistema fisico e ottimizzarne in tempo reale il ciclo di vita, ma viene definito come l’integrazione più complessa di processi fisici e computazionali.
SEI INTERESSATO A CPS PER LA TUA AZIENDA?
Compila il form e ti ricontatteremo nel più breve tempo possibile