Le piattaforme digitali per la “fabbrica del futuro” nell’industria spaziale

Uno dei tre assi portanti di Astra è il secondo work package, dedicato alle piattaforme digitali a servizio delle industrie aerospaziali (Digital platforms for Space industry). Infatti, se il WP1 si concentra più sullo sviluppo delle tecnologie hardware, nel secondo asse di Astra è centrale la software industry.

L’obiettivo finale è la realizzazione di piattaforme digitali funzionali all’innovazione nella ricerca, nonché nelle catene di approvvigionamento industriali che già operano nel settore dello spazio, come la stessa Thales Alenia, uno dei due partner privati di Astra.

La digitalizzazione della produzione, infatti, rappresenta quella che è stata definita “fabbrica del futuro” nell’ambito della “quarta rivoluzione industriale”. In quest’ultima, nota da tempo anche come Industry 4.0, è centrale il concetto di automazione industriale. La riproduzione virtuale e digitale della filiera industriale, dalle prime fasi legate all’ingegneria fino alla produzione vera e propria, può rappresentare una svolta sia in termini di costi che di efficienza ed efficacia. Si tratta di metodi in cui, in questi anni, è stato pioniere il settore automobilistico.

In particolare uno degli elementi importanti del lavoro di ricercatori e ricercatrici di Astra riguarda i digital twins, letteralmente i gemelli digitali. Un digital twin è una rappresentazione virtuale di un oggetto o di un sistema. Non è un semplice modello digitale, ma corrisponde al ciclo di vita dell’oggetto stesso, in quanto viene aggiornato in tempo reale, utilizzando simulazione e apprendimento anche grazie alle intelligenze artificiali, di cui parleremo nei prossimi approfondimenti.

Le attrezzature di produzione vengono quindi connesse a un sistema centralizzato per l'archiviazione e la gestione dei dati. L'elaborazione in tempo reale di questi ultimi permette il monitoraggio del processo produttivo, secondo la logica del digital twin. Con la virtualizzazione e la modellizzazione dei processi ci sarà dunque una pianificazione ottimale della produzione. Tutto questo è in corso di realizzazione in un caso studio collegato al Crystal Eye, prodotto centrale nel percorso di Astra, di cui abbiamo iniziato a raccontare nelle scorse settimane.

Sfide nell'Implementazione dei Digital Twins per Applicazioni Spaziali

Non è un’impresa facile: per essere efficienti, i sistemi di simulazione digitale devono essere altamente affidabili, perché la tecnologia per lo spazio è estremamente esigente da questo punto di vista, dovendo intrecciare le azioni di un oggetto con le peculiarità dello stare al di fuori delle condizioni fisiche (lo spazio, appunto) in cui è stato progettato (la Terra).

In Astra si guarda proprio a questi standard qualitativi: “Stiamo lavorando allo schedule dei task che andranno inseriti su un satellite di Thales Alenia”, racconta Patrizio Pelliccione, professore ordinario al Gran Sasso Science Institute, dove dirige l’area Computer Science ed è il responsabile dell’intero work package 2 di Astra.

“Quello che stiamo provando a fare con i nostri partner di progetto - aggiunge Pelliccione - è definire un meccanismo per poter far funzionare e sfruttare al meglio un satellite già in orbita. Lo stiamo facendo grazie alla logica dei digital twins”.

Si tratta di avere un approccio su diversi piani, dal funzionamento fisico del satellite - dalla rotazione all’osservazione fino all’avionica - alla parte di ricerca scientifica o della fornitura di servizi.

Nella pratica parliamo di una rappresentazione di un software in una sorta di simulatore estremamente sofisticato, dove il team di ricerca di Astra verifica la corretta organizzazione dei task e del funzionamento temporale del satellite stesso: “Attraverso i digital twins possiamo verificare quanta computazione viene usata, se si può aggiungere, eliminare o correggere qualcosa”, evidenzia il professore del Gssi.

Questo processo genera conoscenza, creazione di software ad hoc come prototipi di ricerca, oltre che simulare la risoluzione di problemi che possono crearsi in orbita. Una sperimentazione della ricerca pura che si verifica a terra, seppur con lo sguardo rivolto sempre al cielo.

Foto: ESA