Il digital twin consente di prevedere malfunzionamenti e velocizzare i processi aziendali di sperimentazione. Ecco come funziona e quando si usa.
Un digital twin, meglio conosciuto come gemello digitale, non è altro che un alter-ego virtuale di una risorsa fisica che permette di scambiare dati in forma sincrona o asincrona. In pratica un digital twin è in grado di replicare diverse cose, quali ad esempio oggetti, processi, infrastrutture e tanto altro ancora. In particolare si tratta di modelli digitali particolarmente apprezzati per la loro capacità predittiva e di sperimentazione.
Grazie a questa tecnologia, infatti, le aziende possono risparmiare molti soldi, perché testare un oggetto nella realtà virtuale garantisce la sua integrità in fase sperimentale. Il tutto senza correre il rischio che esso si danneggi. Il digital twin permette quindi di prevedere malfunzionamenti e velocizzare i processi aziendali di sperimentazione. Ma in pratica come funziona, quando si usa e quali sono i vantaggi? Ecco tutto quello che c’è da sapere in merito.
Cos’è il digital twin, il gemello digitale
Il concetto di digital twin è stato introdotto nel 2001 da Michael Grieves, attualmente Chief Scientist for Advanced Manufacturing presso il Florida Institute of Technology, che nel corso di un corso di Product Lifecycle Management tenutosi presso l’Università del Michigan ha definito il gemello digitale come l’equivalente virtuale di un prodotto fisico.
Un digital twin, infatti, si presenta come la rappresentazione virtuale di un oggetto oppure di un sistema al fine di riflettere in modo accurato l’oggetto in questione, andando a coprire tutto il suo ciclo di vita. In genere i un digital win è composto da dati derivanti da sensori o altri fonti usati per modellare e simulare il comportamento dei vari sistemi in tempo reale. In questo modo aiuta a semplificare e migliorare i processi decisionali all’interno dell’azienda.
Un digital twin può essere realizzato su ogni tipo di oggetto, come macchine industriali, ma anche edifici, ponti e addirittura esseri umani. A titolo di esempio un digital twin può essere usare per il monitoraggio del funzionamento e delle condizioni di sistemi infrastrutturali critici in tempo reale, quali le reti elettriche.
Come funziona un digital twin
L’oggetto al centro dell’attenzione viene dotato di diversi sensori relativi ad aree vitali della funzionalità. Tali sensori sono in grado di fornire informazioni su diversi aspetti delle prestazioni dell’oggetto in questione, come la produzione di energia, ma anche la temperatura e molto altro ancora. Una volta che il sistema di elaborazione ottiene questi dati li applica alla copia digitale.
Idealmente, infatti, un digital twin è in grado di racchiudere al suo interno tutte le informazioni del gemello fisico grazie ad una rappresentazione 3D dei suoi aspetti a tutti i livelli, quali elettronico, meccanico, geometrico e tanto altro ancora. Grazie a queste informazioni è possibile sviluppare un modello predittivo e uno sperimentale.
Con il modello predittivo si può simulare il comportamento di un sistema complesso che mette in risalto potenziali errori e malfunzionamenti. Con il modello sperimentale, invece, si testa un prodotto, consentendo così di risparmiare sui costi di creazione di un prototipo fisico. L’obiettivo finale, d’altronde, è quello di avere conoscenze utili a migliorare l’oggetto fisico originale.
Tipi di gemelli digitali da conoscere
Esistono diverse tipologie di gemelli digitali in base al livello di ingrandimento del prodotto. La principale differenza è da rinvenire nell’area di applicazione. È comunque alquanto comune che vari tipi di gemelli digitali coesistano all’interno di un processo o di un sistema. Ecco di seguito quattro tipologie di digital twin:
- Gemelli di componenti o di parti. I gemelli di componenti sono l’unità fondamentale di un digital twin. Si tratta di parti essenziali del funzionamento di un asset, quale ad esempio il motore all’interno di un’automobile. I gemelli di parti sono circa la stessa cosa, ma concernono componenti di importanza inferiore.
- Gemelli di asset. Nel momento in cui due o più componenti funzionano nello stesso momento e lavorano assieme formano quello che viene definito asset. I gemelli di asset offrono la possibilità di analizzare l’interazione tra queste parti fisiche, generando molti dati inerenti la performance che possono essere elaborati e trasformati in insight.
- Gemelli di sistema o di unità. Il livello successivo di ingrandimento riguarda i gemelli di sistema o unità. Grazie a quest’ultimo è possibile comprendere in che modo i diversi asset si combinano tra loro per formare un intero sistema funzionante. I gemelli di sistema forniscono una panoramica su come gli asset interagiscono e possono suggerire possibili miglioramenti dal punto di vista delle prestazioni.
- Gemelli di processo. I gemelli di processo mostrano il modo in cui i sistemi lavorano congiuntamente per formare un intero impianto di produzione. Permettono di determinare tempistiche ben precise, capaci di influenzare al massimo l’efficacia complessiva.
Vantaggi dei digital twin
Grazie ai digital twin è possibile beneficiare di innumerevoli vantaggi, come ad esempio un’attività di cerca e sviluppo più efficaci. I dati ottenuti, d’altronde, permettono di avere spunti particolarmente interessanti per apportare i dovuti miglioramenti ancora prima di avviare il processo di produzione.
In fase di produzione, inoltre, i gemelli digitali aiutano a monitorare i sistemi e garantire il massimo dell’efficienza. Se tutto questo non bastasse i digital twin possono rivelarsi un valido aiuto per i produttori che si ritrovano a dover decidere del futuro dei prodotti una volta giunti alla fine del loro ciclo di vita. I gemelli digitali permettono di stabilire quali materiali possono essere raccolti per essere riciclati e quali invece buttati o destinati ad altre funzionalità.
Tra gli aspetti più apprezzati non si può non annoverare l’abbattimento dei costi. Per capire come funziona facciamo l’esempio di un produttore che vuole costruire un’automobile. Fare un crush test può essere estremamente costoso, soprattutto considerando che poi l’auto andrebbe distrutta. Simulare lo stesso incidente in uno spazio virtuale con un gemello digitale è ovviamente molto meno costoso ed evita inutili sprechi. Una logica che può essere potenzialmente applicata ad un’infinità di progetti, quali ad esempio costruzioni, processi nelle macchine da lavoro e tanto altro ancora.
Usi e applicazioni
I digital twin vengono realizzati grazie all’utilizzo di dei sofisticati software, progettati da aziende tech di primo piano come Amazon AWS, Dassault Systèmes, IBM, Oracle, PTC e Siemens. Secondo McKinsey creare un digital twin è un processo complesso che può essere diviso in tre fasi: creare un progetto, costruire il gemello digitale iniziale e poi aumentare le relative capacità.
Ma dove si usa un digital twin? Ebbene, può essere utilizzato in molteplici circostanze ed è in grado di fornire preziosi insight alle aziende che lo utilizzano. General Electric, ad esempio, ha dotato le sue turbine di alcuni sensori che comunicano con il loro gemello digitale. In questo modo, l’azienda fornisce un servizio post-vendita all’avanguardia dato che il digital twin comunica con quello fisico quasi in tempo reale fornendo tutti i dati necessari a prestare la dovuta assistenza ove necessario.
Ma non solo, il digital twin può essere utilizzato anche in ambito sanitario, ad esempio quando un medico deve operare. Realizzando un gemello digitale del paziente, è possibile sperimentare delle procedure in un ambiente simulato, non mettendo a rischio la vita delle persone. Si può utilizzare un gemello digitale anche per testare la tenuta di un edificio prima che venga effettivamente costruito. Realizzando il digital twin di una costruzione è possibile sottoporlo a scosse e urti di diverso genere, riuscendo così a verificarne la tenuta.
Un altro esempio è il mondo della Formula 1, dove i digital twin sono utilizzati per simulare le corse e prevedere la performance di un veicolo. Chevron, nota azienda petrolifera statunitense, invece, prevede di risparmiare grazie ai digital twins diversi milioni di dollari in costi di manutenzione di piattaforme petrolifere e raffinerie. Sono davvero tante le aziende che utilizzano i digital twin per sfruttare i relativi vantaggi ed è facile ipotizzare che tale strumento continuerà ad espandersi ulteriormente ed essere utilizzato anche in altri contesti.
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