Si parla da tempo di big data, intelligenza artificiale e Industrial Internet of Things.

Immaginiamo di condensare tutte queste tecnologie in un unico modello: il risultato sarà una soluzione tecnologica in grado di rivoluzionare le attività di progettazione, produzione, vendita e manutenzione di prodotti complessi. Tutto questo non è immaginazione, è già realtà: stiamo parlando dei digital twin.

Secondo l’EY Transformation Realized Research 2022, una ricerca condotta su 1.700 aziende in 26 Paesi del mondo, per una trasformazione digitale di successo è necessaria una combinazione di fattori: tecnologie, dati, capacità di leadership, competenze professionali, cultura aziendale e un prezioso ecosistema di partner.

La chiave del cambiamento è indirizzarsi verso modelli di business che utilizzano le nuove tecnologie in maniera integrata e simultanea. Le aziende italiane sembrano essere pienamente consapevoli che per restare sul mercato è necessario stare al passo con le nuove tecnologie. Infatti, ben il 50% delle aziende italiane prevede di fare investimenti significativi in tecnologie abilitanti, rispetto al 39% del resto del mondo e si iniziano a sperimentare anche le prime applicazioni della tecnologia dei digital twin.

Cos’è un digital twin?

Con il termine “digital twin” o “gemello digitale” ci si riferisce ad una rappresentazione digitale di un oggetto, un processo o un sistema del mondo reale. In pratica, parliamo di una replica virtuale e dinamica di un’entità fisica, che può essere un prodotto, una macchina, un edificio, una rete di distribuzione o persino un intero ecosistema.

Ma come si può fare tutto questo?

Un digital twin integra dati provenienti da sensori, modelli matematici, algoritmi e altre fonti di informazione per creare una rappresentazione accurata e in tempo reale dell’oggetto o del processo corrispondente e appartenente al mondo reale.

Perché farlo?

Con un digital twin è possibile monitorare, analizzare e ottimizzare le entità in modi altrimenti difficili, se non addirittura impossibili da replicare nella realtà.

I primi dati registrati ci permettono di affermare che, grazie all’uso di questa tecnologia, le aziende potranno ridurre del 25% i tempi di progettazione e sviluppo dei prodotti, con un risparmio di costi tra il 10 e il 15%.

Cosa serve per creare un 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

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.

Il punto di partenza è il mondo reale, da cui si raccolgono dati fondamentali provenienti da sensori (posti sull’oggetto fisico) o da altre fonti, come registri di manutenzione, dati operativi, immagini e video.

I dati così 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. Tali dati possono essere costantemente aggiornati per riflettere lo stato attuale dell’oggetto fisico.

Con il digital twin attivo, è possibile eseguire simulazioni e analisi nel mondo virtuale. Gli ingegneri e gli operatori possono 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 di prevedere eventuali malfunzionamenti e assumere decisioni informate per migliorare l’efficienza.

Applicazioni industriali dei digital twin

Comprese le sue potenzialità, non sorprende la notizia secondo cui il mercato globale dei gemelli digitali, attualmente stimato a 11,12 miliardi di dollari, continui ad espandersi rapidamente.

Nonostante si tratti di una tecnologia emergente, si sperimentano già applicazioni in diversi settori.

Nell’industria manifatturiera, i digital twin 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. I benefici vanno dal time-to-market più rapido all’aumento della produttività del lavoro umano.

Vediamo le principali applicazioni dei digital twin nell’industria manifatturiera:

  • Progettazione e sviluppo: i digital twin consentono ai progettisti e agli ingegneri di creare una versione virtuale di un prodotto o di una macchina prima che venga effettivamente costruita. Questo consente di testare e ottimizzare il design, individuare possibili problemi e apportare modifiche prima di avviarne la produzione, riducendo costi e rischi.
  • Efficientamento del processo produttivo: i digital twin possono essere utilizzati per ottimizzare la produzione, riducendo gli sprechi, ottimizzando i tempi di ciclo e migliorando la qualità del prodotto.
  • Manutenzione predittiva: i digital twin possono essere utilizzati per monitorare lo stato delle macchine e delle attrezzature in tempo reale. Analizzando i dati raccolti, è possibile individuare anomalie e registrare il grado di usura delle macchine, riuscendo a programmare le attività di manutenzione e ad effettuare interventi preventivi, riducendo i tempi di fermo macchina.
  • Formazione e addestramento: con i digital twin è possibile addestrare il personale in un ambiente virtuale, consentendo loro di familiarizzare con le attrezzature e i processi.

La sinergia tra le tecnologie abilitanti è quindi un fattore essenziale. L’adozione della tecnologia dei digital twin è guidata dalla crescente disponibilità di dati che è possibile raccogliere grazie all’IoT e dalla capacità di analizzarli tramite algoritmi avanzati, come l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale. L’approccio integrato determina benefici in termini di efficienza, riduzione dei costi e qualità dei prodotti.

Grazie alle sue poliedriche funzionalità, le potenzialità di questa tecnologia vanno ben oltre il manufacturing.

Tra i settori che possono trarre maggior beneficio dall’implementazione dei gemelli digitali, l’industria automobilistica occupa senz’altro una posizione di rilievo. Secondo una ricerca condotta da Altair, multinazionale specializzata nella scienza computazionale e nell’intelligenza artificiale, l’automotive è al secondo posto tra i principali utilizzatori della tecnologia, dopo il settore delle attrezzature pesanti.  Nel settore automobilistico, i digital twin sono prevalentemente impiegati per lo sviluppo di nuovi prodotti e permettono di ridurre i costi aziendali legati alla manutenzione.

Nell’industria edile e delle infrastrutture, invece, i digital twin consentono di progettare e costruire edifici e strutture in modo più efficiente, prevedendo comportamenti e problemi potenziali prima che si verifichino.

Nei settori medico e sanitario sono impiegati per creare modelli che consentono ai medici di eseguire simulazioni e testare i trattamenti prima di sottoporli ai pazienti.

Dati recenti fanno emergere l’utilizzo della tecnologia anche nel settore finanziario ed assicurativo, dove trova applicazione per finalità di sicurezza, rilevamento delle frodi e previsione comportamentale.

L’uso dei digital twin offre una panoramica dettagliata e dinamica di oggetti e processi reali, consentendo di prendere decisioni più informate, migliorare l’efficienza e ridurre i rischi in vari settori industriali. Ci attende una vera e propria rivoluzione del modo di produrre e di lavorare e le imprese dovranno essere capaci di trainare la propria crescita attraverso l’innovazione.

Per approfondimenti:

 

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