02/07/2021
Le copie informatiche che aiutano a testare processi e prodotti.
I gemelli digitali trovano ampia applicazione in aree quali: Industria 4.0, automotive, industria aerospaziale, sanità ecc.
Il termine “gemelli digitali” – o digital twin – nasce nel mondo ingegneristico; essi permettono di prevedere il “to be”, partendo dall’elaborazione di una quantità enorme e varia di dati che rappresentano,nella catena delle informazioni,”l’as is”.L’importanza della tecnologia digitale
Questi modelli trovano ormai largo impiego nell’industria 4.0, nella sanità, in tutti quei processi che riguardano la manutenzione di edifici, nonché nelle auto a guida autonoma, solo per citare alcuni esempi.
Ma nello specifico, cosa sono i gemelli digitali?
I gemelli digitali sono dei modelli estremamente dettagliati la cui analisi e costruzione parte da una mole smisurata di informazioni, aggiornate in tempo reale, generate dall’oggetto preso in esame. Possono dichiaratamente essere considerati delle repliche informatiche di oggetti,luoghi, processi e perfino di intere città o di persone.
I digital twin inglobano funzionalità di simulazione, IoT, Big Data, machine learning e IA, con lo scopo di generare un modello che si aggiorni in real time, per rispecchiare le variazioni della controparte fisica a cui è connesso. Da questa elaborazione si ottiene un circuito chiuso virtuale con un feedback continuo che, grazie a sensori collegati in rete, riportano costantemente prestazioni, condizioni operative e variazioni nel tempo.
Dove nascono?
Tutto nasce dal malfunzionamento di una turbina di un motore, attorno alla quale stava indagando un gruppo di ingegneri della General Electric. Qualcuno ebbe la brillante idea di elaborare e creare una rappresentazione digitale del pezzo, invece che smontare tutto per analizzare le varie parti,individuare il componente responsabile del difetto e sostituirlo.
E’ nell’industria 4.0 che i gemelli digitali trovano la loro maggiore applicazione.
A cosa servono?
Da rappresentazioni inizialmente approssimative, si è passati ad ottenere,ad oggi, elaborazioni talmente complete e copie fedelissime, che vengono usate con lo scopo di ottenere informazioni grazie alle quali migliorare i prodotti,ottimizzare le operazioni, ridurre i costi arrivando fino a rivoluzionare l’esperienza dei clienti.
In generale i digital twin consentono di dimostrare l’impatto di modifiche alla progettazione, di simulare scenari di utilizzo e condizioni ambientali applicando un infinito ventaglio di variabili.
Tutto ciò porta di conseguenza all’eliminazione dei prototipi e alla cospicua riduzione dei tempi di sviluppo. Nell’industria 4.0, caratterizzata da processi fortemente dinamici, sono infatti necessarie elevata flessibilità, efficienza e qualità e, per soddisfare la domanda, risulta essenziale ridurre il più possibile il time-to-market pur mantenendo i più alti standard di sicurezza.
Nel mondo dell’Industria 4.0, un gemello digitale può essere sfruttato anche per valutare i processi produttivi ancora prima che le attività vengano avviate. Tant’è che le aziende, grazie all’analisi delle simulazioni,possono ridefinire i processi per mantenere stabili i livelli di efficienza difronte a una variegata gamma di condizioni possibili. La stessa tecnologia inoltre può essere applicata agli strumenti e ai macchinari utilizzati per evitare tempi di inattività e pianificare la manutenzione anche in via preventiva.
Esempi di applicazione dei gemelli digitali nel mondo dell’Auto e dell’Aviazione.
Tesla, ad esempio, ha adottato questa tecnologia per ogni modello di vettura prodotto. Sin dal lancio, la società ha implementato nelle sue auto tools in grado di ricreare un gemello digitale per ogni macchina elettrica prodotta. In questo modo sono state messe le basi per uno scambio costante di dati. Il risultato di questo impiego massiccio di elaborazioni consente all’azienda di ricevere quotidianamente l’equivalente in dati di oltre 2 milioni di Kmp ercorsi. Questo permette non solo di migliorare l’affidabilità del prodotto, ma anche di prevedere la necessità di qualsiasi tipo di intervento ed eventualmente anche di applicare le dovute correzioni, il tutto operando tramite software da remoto.
A partire dal Boeing 777 l’azienda statunitense ha applicato il modello digitale per la realizzazione e l’assemblaggio dei vari componenti che compongono un aeromobile. Ogni soggetto della filiera riceve le specifiche, crea il bullone, o flight management system, in forma virtuale e lo invia alla Boeing che mette insieme il tutto, effettua i test necessari e, solo quando tutte le simulazioni risultano positive, attiva la catena produttiva.
Anche General Electric è ormai un caso storico: da anni, infatti, per ogni turbina che produce genera un digital twin che, costantemente aggiornato attraverso i sensori presenti sulla controparte fisica, permette di controllare ogni singola parte e monitorare così la necessità di manutenzione. In questo modo ogni differenza tra il comportamento reale e la simulazione innesca un processo di alert e valutazione. Questa soluzione, permette anche di affinare il prodotto in vista di futuri cambiamenti. Venti anni fa, per ogni volo, venivano tracciati una trentina di parametri e si generavano circa 1 kB di informazioni, oggi un aereo di ultima generazione produce 500 GB di dati a viaggio, con 5.000 parametri aggiornati ogni secondo.
I digital twin stanno sempre più dimostrando di essere un acceleratore strategico altamente importante per la trasformazione digitale, realizzando il valore dei dati creati dalla Industrial Internet of Things (IIoT) e dalla realtà aumentata (AR), al servizio costante del miglioramento, efficienza ed innovazione.