Digital Twin: come un modello virtuale migliora lo sviluppo e l’analisi in azienda

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Come sarebbe bello avere un gemello virtuale a cui sottoporre tutte le sfide che vorremmo affrontare ma di cui temiamo le conseguenze? Realizzare una versione digitale di noi stessi potrebbe servirci anche per testare i nostri limiti o per capire quanto la nostra mente sia in grado di sopportare. Qualche studio sperimentale sulla creazione di un sosia virtuale è stato fatto, ma per ora risultati significativi della copia digitale si stanno ottenendo principalmente nelle aziende. La creazione di modelli virtuali per duplicare un processo, un’infrastruttura, un dispositivo o un luogo implica delle sfide che, al tempo stesso, stanno accelerando il progresso aziendale. In che modo? Lo scopriremo a breve, esaminando come funziona e quali vantaggi produce il Digital Twin nei sistemi aziendali.

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Letto da: Linda Grasso

Cos’è il Digital Twin?

In realtà, una prima definizione del Digital Twin la otteniamo già traducendo le singole parole: gemello digitale, ovvero la copia, in formato digitale, dei dati reali di un macchinario, di un dispositivo o di un’infrastruttura complessa. Attraverso la progettazione di un Digital Twin l’azienda può simulare anche l’intero asset fisico. Tale simulazione avviene grazie alle tecnologie dell’IoT. Infatti, è proprio attraverso i sensori connessi in rete che possiamo ottenere informazioni rilevanti e utili alla generazione di un prototipo di digital twin.

Il concetto nasce nel 2002 in Michigan dall’esperto Michael Grieves durante una lezione sul Product Lifecycle Management. Grieves inizialmente aveva definito la duplicazione come “Doubleganger”.

Sebbene la terminologia sia cambiata nel tempo, il concetto di base del modello Digital Twin è rimasto abbastanza stabile dal suo inizio nel 2002. Si basa sull’idea che un costrutto informativo digitale su un sistema fisico potrebbe essere creato come entità a sé stante. Queste informazioni digitali sarebbero un “gemello” delle informazioni che sono state incorporate nel sistema fisico stesso e sarebbero collegate a quel sistema fisico durante l’intero ciclo di vita del sistema.
Dr. Michael Grieves and John Vickers

La versione digitale e quella fisica, quindi, procederanno di pari passo durante tutto il ciclo di vita. Quali sono i requisiti essenziali per la realizzazione di un gemello digitale? In primis è necessario un dispositivo reale collocato in un luogo fisico; si realizza, poi, il gemello digitale attivo in uno spazio virtuale; infine, avviene il collegamento attraverso i sensori che permettono il passaggio di dati e informazioni tra il dispositivo reale e quello virtuale. Ovviamente, i tempi di sviluppo delle nuove tecnologie, con il Digital Twin, si riducono drasticamente.

Qual è la differenza tra un Digital Twin e i software di progettazione assistita?

I software di progettazione assistita (CAD) mi permettono di ricreare uno spazio o un oggetto tridimensionale in un luogo virtuale. Ma mancano due tasselli fondamentali: la comunicazione tra il prototipo virtuale e l’oggetto reale e, in alcuni casi, anche l’oggetto reale stesso.

La differenza, infatti, è che con i CAD parliamo del prototipo grafico di un oggetto reale o immaginario, i cui dati servono solo a riprodurre le dimensioni e i movimenti. Il gemello digitale, invece, è una vera e propria trasposizione dell’oggetto reale. Questo si ottiene grazie ad un numero elevatissimo di sensori, posizionati all’interno del sistema da riprodurre, che costantemente immettono dati utili per aggiornare la riproduzione virtuale. La potenza del Digital Twin è che possiamo simulare un’azione sull’oggetto senza agire realmente su di esso.

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Le tecnologie connesse al gemello virtuale

Le informazioni tra il dispositivo fisico e quello digitale passano attraverso i sensori connessi. Tuttavia, un progetto di Digital Twin si interfaccia anche con altre innovazioni digitali, come:

  • l’Intelligenza Artificiale: per la predizione di guasti e per il miglioramento del prototipo attraverso agli algoritmi che permettono l’apprendimento;
  • il Cloud: che custodisce l’enorme quantità di dati da processare e sul quale si potrebbe poggiare il software di Digital Twin;
  • la Connettività: non solo i sensori ma anche la velocità di connessione è importante per permettere il passaggio costante dei dati indispensabili alla predizione e alla simulazione.

Un processo così monitorato permette una considerevole riduzione delle percentuali di rischio e un’accelerazione delle performance.


La creazione di modelli virtuali per duplicare un processo, un’infrastruttura, un dispositivo è la soluzione migliore per accelerare il progresso aziendale. Scopri come Condividi il Tweet

Quali possono essere le applicazioni del Digital Twin?

Oggi, il campo di applicazione del Digital Twin si è ampliato notevolmente rispetto ai primi progetti che riguardavano, per lo più, i macchinari e i processi dell’industria manifatturiera. Ciò nonostante è proprio nelle fabbriche intelligenti che questa tecnologia fa la differenza. Soprattutto per le aziende che approcciano all’Industria 4.0.

Infatti, quando si collega un software di Intelligenza Artificiale al macchinario o al dispositivo che si è scelto di replicare virtualmente, si aprono varie possibilità di analisi e monitoraggio. Ovvero, si possono:

  • valutare le cause/effetto dei fenomeni che si verificano;
  • rilevare lo stato di usura dei componenti;
  • fare una simulazione di carico per verificare la resistenza.

Un esempio rilevante è la simulazione dei motori degli aerei e delle navi. La sperimentazione su un gemello virtuale, in questo caso, permette di aumentare le performance e di ridurre i rischi ma ha anche uno scopo molto più nobile, ovvero quello di salvare vite umane.

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Quali saranno le future applicazioni del gemello digitale?

La sperimentazione del Digital Twin coinvolge anche settori diversi da quello manifatturiero, che sentono l’esigenza di monitorare o simulare dei fenomeni complessi riducendo i rischi. Ecco alcuni esempi:

Smart City

Che anche le città stiano diventando digitali non è una novità. Le applicazioni sono sotto i nostri occhi: dal pagamento del parcheggio con l’RFID della carta alla realizzazione di mappe digitali tridimensionali che ti mostrano il punto esatto in cui ti trovi. Le città intelligenti non sono un futuro così lontano, anzi i Big Player ci stanno già lavorando non solo con le tecnologie del Digital Twin ma anche con il futuro gemello intelligente (Intelligent Twin). La difficoltà, in questo caso, è rappresentata dagli oggetti in perenne movimento, ma le potenzialità che offre questa scommessa sono altissime, anche e soprattutto per i cittadini.

Healthcare

Una cura personalizzata per il paziente, lo studio di nuovi farmaci ma soprattutto un’accelerazione nell’approvazione dei farmaci sperimentali: sono tutte sfide possibili grazie all’applicazione del Digital Twin in ambito medico. La possibilità di testare le cure su un prototipo digitale è un grande passo avanti. Inoltre, grazie alla simulazione digitale si potrebbero ridurre i costi e immettere sul mercato cure salvavita con una maggiore sicurezza per i pazienti.

Automotive

L’applicazione del gemello digitale al settore dell’automotive ha come effetto principale la riduzione dei tempi di sviluppo, in quanto si tratta di processi complessi. Park Dong-il, vicepresidente di Hyundai Motor, afferma “Ci vuole tempo per costruire un sistema poiché abbiamo bisogno di dati enormi, ma una volta che abbiamo un gemello digitale, possiamo far avanzare notevolmente il processo di produzione.” Simulare il gemello di un motore significa poter predire un eventuale guasto con largo anticipo o incrementare le prestazioni senza generare alcun danno fisico.

In azienda, fare una replica digitale degli asset fisici significa premere il piede sull’acceleratore. Tutti i processi diventeranno più rapidi e senza rischi. Il Digital Twin è la carta vincente per le aziende innovative che investono tempi e risorse in ricerca e sviluppo.

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