La realizzazione del nuovo Viadotto di Polcevera che andrà a sostituire il Ponte Morandi, crollato nell’agosto del 2018, è un piccolo miracolo italiano. A dispetto della complessità dell’operazione (il ponte sorgeva nel bel mezzo della città), sei mesi dopo la tragedia sono partiti i lavori di demolizione e il 25 giugno 2019 è stata posata la prima pietra del Ponte per Genova, questo il nome provvisorio della struttura che lo sostituirà. Un’opera progettata da Renzo Piano e realizzata da Salini Impregilo e Fincantieri, che si sono aggiudicate l’appalto da 202 milioni di euro.
Il 28 aprile 2020 è stata posata l’ultima campata e già a luglio il ponte potrebbe riaprire al traffico. A ben vedere, però, di ponti ce ne sono due: quello fisico, in acciaio calcestruzzo, e il suo gemello digitale. Un digital twin che condivide tutte le caratteristiche e replica in tempo reale le condizioni strutturali e ambientali della controparte reale. Grazie alla fitta rete di sensori IoT installati sul ponte reale, il gemello digitale permetterà di monitorare costantemente l’infrastruttura e di semplificare le varie fasi del processo di Operation & Maintenance.
Come nasce il gemello digitale di un ponte?
Il ponte fisico è stato costruito da Salini Impregilo e Fincantieri, mentre la sua controparte digitale è nelle mani di due imprese. Una è Fos, azienda genovese fondata nel 1999 che ha maturato corposa esperienza nella realizzazione di progetti di ricerca nell’ambito delle soluzioni IoT applicate a settori come industria 4.0, ambiente, energia e industria. La seconda è Cetena, società del gruppo Fincantieri che opera nell’ambito della ricerca e consulenza nel settore navale e marittimo ed è specializzata nello svolgere simulazioni di operazioni navali.
Fos e Cetena hanno collaborato per finalizzare Cymon, progetto di ricerca e sviluppo mirato alla realizzazione di un digital twin capace di replicare in tempo reale le condizioni strutturali e ambientali di un’infrastruttura stradale, appoggiandosi a una rete di sensori e alla realtà aumentata per consentirne la manutenzione ottimale. Un progetto che ben si sposava con il bando indetto da Start 4.0, centro di competenza genovese, uno degli 8 centri nati con il piano Industria 4.0 di Calenda. Un bando che metteva a disposizione complessivamente 1.600.000 euro – a fondo perduto – per supportare progetti di ricerca industriale e sviluppo sperimentale in tema di tecnologie abilitanti 4.0 per la sicurezza delle infrastrutture critiche. Su 24 progetti proposti, 9 hanno ottenuto dei finanziamenti e uno di questi è proprio Cymon. Start ha messo sul piatto 66.000 euro e altri 143.000 sono stati investiti da Fos stessa. I lavori per applicare questo progetto sperimentale al nuovo viadotto di Genova saranno avviati il 1° luglio, e verranno completati nell’arco di 12 mesi.
Il viadotto sarà costellato da un complesso sistema di sensori che ne monitoreranno le condizioni tenendo conto del numero dei mezzi che lo percorreranno, il loro peso, terranno sotto controllo il ristagno dell’acqua e altri parametri fondamentali per la tenuta. Un ponte fatto di calcestruzzo, acciaio, ma anche di silicio, e questo è un aspetto importante, perché permette di abilitare scenari prima impossibili sotto il profilo della manutenzione della struttura. La sensoristica installata sull’infrastruttura permette acquisisce tutti i dati necessari al digital twin, che ne riproduce tutte le caratteristiche fisiche, in tempo reale.
«Inizialmente abbiamo ragionato sul fatto se si potesse introdurre il digital twin di una costruzione ingegneristica, ma abbiamo realizzato che il concetto di gemello digitale non è ben chiaro. Abbiamo quindi cercato di ragionare in chiave antropocentrica, partendo dai problemi che possono riscontrare gli operatori e capire come risolverli. Da qui l’idea di realizzare un sistema basato su realtà aumentata che fornisse supporto agli operatori sul campo», ci spiega Luca Fengone, Head of Production Simulation Solutions B.U. di Cetena. «L’obiettivo del nostro progetto è quello di monitorare alcuni elementi chiave tramite la realtà aumentata».
L’obiettivo di Cymon: semplificare Operation and Maintenance
La finalità di Cymon è quella di collezionare, ordinare e comunicare in maniera efficace agli operatori i dati provenienti dalla rete di sensori installati sul viadotto. Per ottenere questi risultati, verrà sfruttata un’intricata rete di sensori IoT che verranno installati sul viadotto. Cymon si interfaccia con i visori AR e fornisce agli operatori umani ulteriori strumenti per migliorare la loro capacità di analisi e di intervento. Una delle principali difficolta nell’operare su strutture come i viadotti, infatti, è orientarsi correttamente. Parliamo di un ponte lungo oltre un chilometro: andare alla ricerca di una “scatola” di pochi centimetri per effettuare la normale manutenzione non è semplice come si può pensare, anche tenendo una mappa in mano. «Un essere umano non ha un GPS nel cervello. Può studiare uno schema a memoria ma poi faticherà a ritrovare quel gabbiotto, quel fusibile, quell’oggetto grande come un mouse», prosegue Fengone.
«Il nostro sistema funge come una sorta di navigatore GPS che aiuta gli operai a raggiungere i punti giusti e quindi presenta le informazioni necessarie in quel preciso istante». Informazioni legate allo stato dell’infrastruttura, alla posizione dell’operatore e alle possibili interazioni con l’ambiente che lo circonda. Uno degli aspetti su cui Cetena sta concentrando i suoi sforzi è quella dell’interazione fra uomo e macchina o, più precisamente, fra il gemello digitale e gli operatori: «È fondamentale capire come l’uomo reagisce di fronte alle informazioni che arrivano dal gemello digitale: ci interessa capire il linguaggio con cui comunicare con gli utenti». Quando chiediamo a Fengone quali dispositivi vengano utilizzati per Cymon ci risponde «Ci adattiamo a quello che offre il mercato, non ci fossilizziamo su una singola piattaforma». Come dire, oggi Hololens 2 è fra i visori più avanzati, ma fra qualche anno sarà un dinosauro.
Cymon: una sfida tecnologica e antropologica
Un progetto come Cymon propone sfide su differenti livelli. Su quello tecnologico in primis, ma anche su quello antropologico. I visori VR e AR sono tecnologie relativamente recenti e per quanto le persone accolgano con piacere le nuove tecnologie, c’è sempre qualche inerzia da superare a livello umano. Con i vari caschetti, in particolare, bisogna superare lo scoglio dell’”usabilità”: «All’aumentare della complessità del compito, aumentano le performance migliorano se questi utilizzano sistemi virtuali. Ma se e solo se le persone sono in grado di usare questa tecnologia», sottolinea Fengone, che specifica come ancora adesso ci siano dei notevoli passi in avanti da fare per rendere più efficaci l’uso della realtà aumentata. Dei passi avanti a livello di interfaccia utente e, aspetto da non trascurare, sotto il profilo della comodità: i dispositivi attualmente sul mercato sono lungi dalla perfezione e dopo un utilizzo prolungato tendono a provocare nausee ed emicranie. Questi dettagli non possono passare in secondo piano in un sistema dedicato alla manutenzione e pensato per garantire la sicurezza sia dell’infrastruttura sia degli operatori che si occupano della sua manutenzione.
Applicazioni di Cymon: il viadotto Polcevera è solo l’inizio
Come detto all’inizio, Cymon nasce come progetto di ricerca e sviluppo. La ricostruzione del ponte di Genova è stata l’opportunità per poter sperimentare questa ricerca su una struttura reale e di strategica importanza. Le aziende che lo hanno portato avanti guardano oltre e valutano come questa soluzione potrà essere posta sul mercato in futuro. Fos e Cetena prevedono di poter fornire Cymon a chi opera nell’ambito delle infrastrutture civili quali ponti, gallerie, grandi edifici sotto forma di soluzione completa o di modulo integrabile nei sistemi Scada/O&M (Operation & Manufacturing) già esistenti. Il modulo integrabile potrà trovare applicazioni anche nel campo degli impianti industriali a rischio, come raffinerie e impianti chimici. L’applicazione più promettente sembra essere nel settore navale, nello specifico per operazioni di monitoraggio degli scafi, degli impianti di propulsione e via dicendo: per questo tipo di applicazioni, Cymon incarna una soluzione nuova che potrebbe costituire un cambio di paradigma per l’O&M.
