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Digital Twin – il nuovo mondo della costruzione ferroviaria

La trasformazione digitale nell'era 4.0, pone anche il sistema ferroviario davanti a grandi sfide – dal lato dell'utente, in ragione dei cambiamenti delle necessità di mobilità, dal lato dei gestori, da nuove possibilità per la gestione dell'infrastruttura. La rivoluzione digitale cambia l'ordine delle cose, rendendo necessario un nuovo modo di pensare e lavorare.



In futuro, ci si concentrerà su di una visione multidimensionale dell'infrastruttura che riunisce i dati costruttivi, i risultati di misurazione, i dati dei modelli e quanto più, fin'anche i dati relativi ai tempi ed ai costi. Mostriamo quindi il processo di passaggio, dal modello basante sui dati (Divided Concept), al modello integrato ovvero integrante, con approccio olistico (Integrated Concept). Grazie all'intreccio di dati riguardanti l'infrastruttura e le informazioni della flotta dei macchinari, si potrà quindi, anche per quanto riguarda la manutenzione ferroviaria, ricavare un notevole plusvalore.

Il DIGITAL TWIN quale base per l'ottimizzazione sostenibile della linea ferroviaria

  • Il percorso fisico viene rilevato completamente con tecnica di misurazione, e tutte le particolarità e caratteristiche più rilevanti, vengono fatte rispecchiare in una realtà virtuale („il gemello digitale“).
  • Sulla linea virtuale, vengono quindi effettuate ricerche complete, e sviluppate quindi, le possibilità di ottimizzazione. In tale maniera, é possibile dedurre con precisione "puntuale", le ripercussioni delle misure di manutenzione sul ciclo di vita dell'impianto. I risultati, così derivati, vanno a supportare quindi, le decisioni gestionali.
  • Un continuo paragone teorico-reale, tra la linea virtuale e quella reale, pone la base per la realizzazione delle misure di ottimizzazione nel mondo reale.

Un gemello virtuale per la linea

Tutti gli attributi più rilevanti della linea reale, vengono rispecchiati in un mondo virtuale – il gemello digitale – appunto. Il risultato é dato da un consistente modello di linea, basante su di una banca dati propria, contenente tutta una serie di informazioni, nonché le reciprocità e dipendenze di queste stesse, tra di loro. Il Digital Twin rappresenta una base di dati di alta qualità, per una pianificazione conforme-BIM (Building Information Modeling). Tutto ciò sfocia, in un'omogenea superficie di osservazione comune a tutti i diversi aspetti specifici.

Lo sfruttamento dei dati, servirà, in futuro, ancora di più, all'ottimizzazione sostenibile e completa dell' Asset- e Life-Cycle-Management dell'infrastruttura. La pianificazione di una gestione sostenibile dell'infrastruttura, baserà in futuro quindi, su informazioni giuste e complete.

Cos'è il BIM (Building Information Modeling)?

Il Building Information Modeling (BIM), semplifica i complessi aspetti di progettazione, costruzione e gestione di un'edificazione, riduce il tasso di errore, rende trasparenti i costi, incrementa la velocità dei processi, e rafforza la collaborazione di tutti coloro che sono coinvolti in un progetto. Il BIM non é solamente un modello di costruzione, oppure un pacchetto software del tipo CAD. Si tratta invece, di una tecnica di lavoro, la gestione di progetti nella fase di pianificazione, costruzione ed esercizio. Un modello-BIM multidimensionale, diventa così un Building Life-Cycle-Management (BLM), e grazie al collegamento in rete delle singole dimensioni, realtà:

  • Modello di rete-3D completo di descrizione degli oggetti: La descrizione della rete ferroviaria, basa su di un modello di nodi e bordi, simile al RailTopoModel di UIC. La rete é realizzata in maglie fini e permette l'integrazione di oggetti singoli quali le traverse; tutti gli oggetti hanno riferimenti geografici.
  • Dimensione tempo: Tutte le informazioni vengono memorizzate, almeno attuali di giornata, in una banca dati. Dai dati storici, si é in grado poi, di delineare un andamento di comportamento differenziato.
  • Dimensione costi: Il termine costi é qui generalizzato. Costi di costruzione, costi d'esercizio ed anche il valore contabile degli impianti, vengono addizionati e correlati al processo di manutenzione.
  • Dimensione sostenibilità: Vengono qui memorizzate tutte le informazioni necessarie ad una linea ferroviaria sostenibile e duratura. Vengono tenute anche in considerazione le prove di qualità, in fase di costruzione/realizzazione e montaggio delle componenti.
  • Dimensione Life-Cycle-Management: Fanno parte della documentazione completa dei processi di manutenzione, il monitoraggio delle condizioni, la manutenzione di routine, il ripristino, la riparazione ed il rinnovamento delle linee ferroviarie. Per una gestione efficiente del Life-Cycle, é essenziale disporre di una descrizione esatta del comportamento di qualità degli impianti. Fanno parte integrante di questa osservazione completa, il servizio invernale ed i servizi per le aree verdi.
  • Dimensione esercizio: Convergono qui, tutti i parametri rilevanti per il comportamento d'usura della linea ferroviaria, ad es. tipologia treni, numero dei treni, sollecitazioni dei binari e della catenaria. Dispositivi di rilevamento e misurazione fissi, hanno, in tale ambito, un'importanza particolare.
  • Dimensione Life-Cycle-Management: Fanno parte della documentazione completa dei processi di manutenzione, il monitoraggio delle condizioni, la manutenzione di routine, il ripristino, la riparazione ed il rinnovamento delle linee ferroviarie. Per una gestione efficiente del Life-Cycle, é essenziale disporre di una descrizione esatta del comportamento di qualità degli impianti. Fanno parte integrante di questa osservazione completa, il servizio invernale ed i servizi per le aree verdi.
  • Dimensione esercizio: Convergono qui, tutti i parametri rilevanti per il comportamento d'usura della linea ferroviaria, ad es. tipologia treni, numero dei treni, sollecitazioni dei binari e della catenaria. Dispositivi di rilevamento e misurazione fissi, hanno, in tale ambito, un'importanza particolare.

Stiamo già lavorando intensamente, al gemello virtuale del binario – al Digital Twin. In questo modo, apriamo nuove vie alla collaborazione tra macchine operatrici di manutenzione e l'infrastruttura.

BIM (Building Information Modeling) nella costruzione ferroviaria

La trasformazione digitale, che stiamo attualmente vivendo e che, con il sistema BIM é ormai parte integrante del settore della costruzione, modifica il sistema di pianificazione, costruzione e gestione di edifici e costruzioni varie, in maniera determinante. Oltre alla logica di pianificazione ed alla qualità di realizzazione, il BIM migliora anche l'efficienza d'esercizio. L'utilizzo di questo procedimento, per il campo delle costruzioni lineari, come dato dalla linea ferroviaria appunto, é in incessante aumento. Si stanno pertanto già elaborando le relative specificazioni.

Il futuro – il sistema integrato di Online-Railway-Management

Lo sfruttamento dei dati servirà, in futuro, sempre più, all'ottimizzazione sostenibile e completa dell' Asset- e Life-Cycle-Management dell'infrastruttura. La pianificazione di una gestione sostenibile e duratura dell'infrastruttura baserà in futuro quindi, su informazioni giuste e complete. I dati e le informazioni andranno sempre più ad influenzare i processi dell'infrastruttura e lo sviluppo di intere strutture organizzative.

Uno dei futuri compiti, sarà quello di portare avanti la modellazione di rete integrata di „BLM for Rail Infrastructure“ (BLM = Building Life-Cycle-Management). Così facendo si sostiene la collaborazione di tutti i campi di progettazione, costruzione e gestione/esercizio della linea ferroviaria. Integrato poi, con tutti i dati generati nell'ambito del ciclo di vita, un sistema integrato di Online-Railway-Management, rappresenta la rivendicazione completa per la gestione dell'infrastruttura, a poter agire in maniera sostenibile e duratura.

Sviluppiamo i tool per il rilevamento dei dati

Le necessità di sistemi di rilevamento di oggetti, per il rilevamento automatico e l'incorporamento delle componenti degli impianti nel modello di rete, andrà continuamente aumentando. Il nostro modello del Digital Twin e gli strumenti ovvero i Tool, da noi sviluppati per il rilevamento e la misurazione automatizzata e quindi per la realizzazione automatica del modello di dati, sono, in questo ambito, passi essenziali. Viene così infatti realizzato il rilevamento completo, in tecnica di misurazione, della realtà del binario, ovvero della linea fisica. Nell'ambito del riconoscimento di oggetti, non si può più fare a meno dell'intelligenza artificiale.

Oltremodo appropriato per il Cloud

Il Digital Twin, come del resto il BIM, sono predestinati, da un punto di vista del sistema software, per il cloud – dati. Solo con il Cloud infatti, tutti i partecipanti ad un progetto, possono richiamare i dati attuali necessari, oppure seguire, ovvero effettuare, dal vivo, modifiche al modello. In tale ambito risulta essere quindi, ancora più importante, una base di comunicazione ovvero comprensione uniforme, per lo scambio dei dati, nonché soluzioni software compatibili tra di loro – una piattaforma di infrastruttura aperta.

PlasserSmartMaintenance

Con il PlasserSmartMaintenance ci prepariamo ad una nuova area della costruzione ferroviaria. L' „Internet of Machines“ porta ad un nuovo accesso alle macchine operatrici ferroviarie sia per l'operatore che per chi ha potere decisionale. Con l'aiuto di sistemi sensori ultramoderni e gruppi di utenti di prova, sviluppiamo nuove interfacce di comunicazione, meccanismi di valutazione e tool digitali per una erogazione ottimale del rendimento.

Come realizzare la Smart Machine – l'iniziativa PlasserSmartMaintenance

Quando il Digital Twin sarà pronto, munito di tutti i dati necessari, non si avranno più ostacoli ad un'interazione con la macchina operatrice. Le applicazioni della nostra iniziativa di PlasserSmartMaintenance sono in continua crescita. La piattaforma centrale si compone di app concrete, con soluzioni cloud in rete, e servizi-web. Fondamentale é qui, l'accesso semplice ai dati più rilevanti per le singole macchine, la flotta e l'infrastruttura.

Così facendo, la macchina operatrice diventa sempre più intelligente – realizzando quindi la „Smart Machine“. Sfruttiamo le possibilità della digitalizzazione, per incrementare la qualità e l'affidabilità, e venire incontro alle esigenze dei clienti per una maggiore automatizzazione e trasparenza.

Il Digital Twin apre nuove strade per la collaborazione tra la macchina operatrice e l'infrastruttura. Le prove di qualità del lavoro svolto sono direttamente visibile per il cliente. Un minor numero di persone sosta nelle zone di pericolo, i lavori di controllo e verifica possono essere effettuati da postazione sicura, in un ufficio. L'osservazione di tendenze, in combinazione con metodi intelligenti di valutazione, permettono analisi e proposte per misure di Predictive Maintenance, nell'ambito della linea ferroviaria.

Scopi/Vantaggi

  • Supporto per i responsabili delle linee
    Per la pianificazione dei lavori di manutenzione ed ispezione, il responsabile delle linee, necessita di un'affidabile panoramica delle tratte di sua pertinenza.

    Nuovi strumenti ovvero tool digitali, elaborano consigli di intervento, aiutando così, in maniera semplice ed efficace. I dati rilevati vengono visualizzati ed analizzati ed i lavori di manutenzione incombenti, possono essere quindi programmati („work order“) e gestiti.
  • Occupazione virtuale del binario
    Il Digital Twin é la base per la PlasserVirtualTrack (sviluppo attuale); un'ispezione virtuale di binario, che soddisfa i requisiti dei singoli gestori dell'infrastruttura e che viene effettuata, direttamente in ufficio. Non si necessita quindi di un sopralluogo, da cui ne risultano, non solo vari potenziali di risparmio, ma anche una contemporanea minimizzazione dei pericoli, per i responsabili degli impianti.
  • Editore del piano di posa
    Tutti i dati rilevati e generati, possono essere trasmessi, in svariate forme, a diversi sistemi. Il registro centrale dei dati della geometria di binario, scambia i dati di design e di misura, con sistemi di tracciamento di linee, nonché computer di comando delle macchine operatrici, e ciò, non solo con valori assoluti, bensì anche con valori relativi.