Il gemello digitale (Digital Twin) è la rappresentazione fedele nel mondo digitale di un’entità fisica. L’utilizzo di questa tecnologia oggi è considerato un fattore chiave per l’Industria 4.0 perché applicabile in molte imprese industriali e nei diversi settori: ingegneria, produzione e operazioni, manutenzione e assistenza e così via.
Come funzionano i Digital Twin
Un digital twin si compone di tre elementi essenziali:
- un prodotto fisico nello spazio reale;
- un prodotto virtuale nello spazio digitale;
- un collegamento di dati tra i prodotti virtuali e reali (Internet of Things).
Il punto di partenza è quindi il mondo reale, da cui si raccolgono dati fondamentali provenienti da sensori (IOT) o da altre fonti, come registri di manutenzione, dati operativi, immagini e video.
Le aziende che utilizzano tecnologia basata su Industria 4.0 producono o richiedono, una quantità enorme di dati, la capacità di stoccarli, la potenza di calcolo necessaria per analizzarli, oltre che all’intelligenza artificiale e al machine learning per contestualizzarli con visioni anche predittive.
I dati raccolti vengono elaborati e utilizzati per produrre una replica virtuale dell’oggetto o del sistema nel mondo digitale, creando un’immagine fedele e dettagliata dell’oggetto reale.
Il digital twin risponde pienamente a questa necessità perché è uno strumento efficace per fornire dati e visioni di un certo contesto, in un formato facile e fruibile. Infatti, permette di analizzare dati reali nel contesto di simulazioni ingegneristiche basate sulla fisica, ottenendo visioni circa l’uso del prodotto e l’esperienza degli utenti.
Viene utilizzato per eseguire simulazioni e analisi nel mondo virtuale, testare diverse condizioni, scenari e operazioni per comprendere come l’oggetto reale si comporterebbe in situazioni diverse.
Le sue finalità sono, quindi, l’ottimizzazione e la previsione: il digital twin permette per esempio di prevedere eventuali malfunzionamenti e assumere decisioni informate per migliorare l’efficienza.
Della singola entità poi, si possono creare diversi gemelli digitali.
Altamente flessibile, il digital twin può essere sviluppato in base al ruolo di chi deve utilizzarlo e al contesto in cui si deve integrare. Gli utenti possono identificare i dati e le visioni più appropriati per la loro specifica esigenza.
Questa sua caratteristica permette l’uso in una varietà di casi e applicazioni molto ampia.
Quali logiche si rendono necessarie per l’utilizzo del digital twin?
Nella generazione della catena del valore, le imprese globali oggi si trovano a gestire la maggior parte delle operazioni in silos che gestiscono i dati prodotti in differenti sistemi informativi che non comunicano tra di loro. Questo importante gap sta man mano allentandosi perché sempre di più le imprese stanno cercando di ottenere una maggiore trasparenza delle loro operazioni tramite l’implementazione di digital thread.
Quando parliamo di digital thread parliamo di un unico set di dati correlati lungo l’intero ciclo di vita del prodotto, dall’inizio della progettazione all’assistenza al cliente. Questa singola sorgente di verità presenta a un digital twin miriadi di opportunità per riprodurre un prodotto o un processo.
Il futuro sarà quindi un digital twin dinamico che si aggiorna automaticamente grazie ad un sistema di comunicazione tra tutti gli applicativi coinvolti nel processo.
La comunicazione è resa possibile dalla crescente disponibilità di dati che è possibile raccogliere grazie all’IoT (Internet of Things) e dalla capacità di analizzarli tramite algoritmi avanzati, come l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale (machine learning).
Applicazioni del digital twin
Il mercato dei digital twin conta circa 11,12 miliardi di dollari e continua ad espandersi, questo perché negli ultimi anni le sue potenzialità sono state comprese molto bene.
Le sue applicazioni hanno avuto molto successo nell’industria manifatturiera, dove vengono impiegati per monitorare e ottimizzare le prestazioni delle macchine, per migliorare la pianificazione della produzione e testare nuovi processi in un ambiente virtuale prima di implementarli nel contesto produttivo reale.
Nella fase di progettazione e sviluppo consente di testare e ottimizzare il design, individuare possibili problemi e apportare modifiche prima di avviarne la produzione, riducendo costi e rischi.
Nell’efficientamento del processo produttivo consentono di ridurre eventuali sprechi, ottimizzando i tempi di ciclo e migliorando la qualità del prodotto.
In ottica di manutenzione predittiva i digital twin permettono di monitorare lo stato delle macchine e delle attrezzature in tempo reale e quindi sono in grado di registrare e analizzare il grado di usura delle stesse dando la possibilità di programmare le attività di manutenzione.
In fine, ultimo ma non per importanza, la loro applicazione in ambito di formazione e addestramento. Il personale può imparare dall’ambiente virtuale prima di approcciarsi al reale.
Grazie alle sue poliedriche funzionalità, le potenzialità di questa tecnologia vanno ben oltre il manufacturing. Industria automobilistica, industria edile e delle infrastrutture, settori medico e sanitario e settore finanziario ed assicurativo stanno utilizzando digital twin.
Quali vantaggi?
Il principale vantaggio del gemello digitale è fornire una visione integrata di qualsiasi progetto, a qualsiasi utente, in qualsiasi punto del ciclo di vita del prodotto, consentendo alle organizzazioni di promuovere la collaborazione tra vari team e dipartimenti, e persino al di fuori dell’organizzazione.
L’approccio integrato determina benefici in termini di efficienza, riduzione dei costi e qualità dei prodotti, consentendo di prendere decisioni più informate, migliorare l’efficienza e ridurre i rischi.
Dal time-to-market più rapido, all’aumento della produttività del lavoro umano fino alla riduzione dei tempi di fermo macchina.
Da sottolineare anche il supporto che il Digital Twin unito all’Intelligenza Artificiale e ai Big Data creano verso la responsabilità ambientale. Riduzione dell’impatto ambientale grazie alle simulazioni di scenari per ridurre gli sprechi di produzione, ottimizzare la gestione delle risorse e della catena di approvvigionamento, migliorare la gestione dell’energia totale richiesta identificando le criticità relative al consumo energetico degli impianti.
I sistemi e le macchine di Kablator prevedono Digital Twin e possono integrare un sistema informativo condivisibile. Rispondendo così anche ai requisiti per Industria 4.0 e Industria 5.0.
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