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Digital twin: cos’è, come funziona e perché è utile agli smart building

Digital twin: cos’è, come funziona e perché è utile agli smart building

Cos’è e come funziona il digital twin

Un gemello digitale è una replica digitale di un’entità fisica, che può essere un oggetto semplice o complesso, una risorsa o un processo. Serve per comprendere lo stato del bene, simulare situazioni, monitorarne il funzionamento e risolvere problemi. Le applicazioni sono davvero vaste: si spazia da un bene fisico a un contesto industriale fino alla gestione di un’intera città. Tecnologicamente parlando, si basa su tre pilastri: un oggetto o dispositivo fisico e reale, un alter ego virtuale esistente nel mondo digitale e un “ponte” in grado di collegare le due parti, connettendole, raccogliendo e inviando informazioni.

Nascita, evoluzione e situazione attuale

Il concetto di digital twin l’ha introdotto nel 2002 Michael Grieves, della University of Michigan come parte della propria ricerca sulla gestione del ciclo di vita del prodotto (Product Lifecycle Management – PLM).

Il settore aerospaziale è stato un pioniere nell’utilizzo del digital twin: la NASA è stata la prima a sperimentarne le potenzialità, fin dagli albori dell’esplorazione dello spazio, ancora prima che fosse identificato e teorizzato. L’ambito si prestava bene dato che in un contesto così distante da mezzi fisici occorreva controllare, effettuare manutenzione e riparare sistemi. Da qui l’ente spaziale statunitense ha avviato studi che hanno poi portato a impiegare i gemelli digitali in contesti molteplici, potendo simulare condizioni d’uso.

Se il nome è stato introdotto nei primi anni del secondo millennio, è stato grazie all’avvento dell’Internet of Things che il digital twin – chiamato anche copia digitale dinamica – ha trovato evoluzione, compimento e sviluppo. Si è reso così possibile processare e analizzare una mole di dati notevole in modo rapido ed efficace. Il gemello digitale, grazie all’IoT e all’intelligenza artificiale permette oggi di analizzare un flusso enorme di dati e di monitorare i sistemi per svolgere manutenzione predittiva, ampliando la gamma di applicazioni e riducendo al contempo i costi di un progetto.

Ciò che rende esclusivo il digital twin è la sua capacità di fornire informazioni sullo stato attuale, le prestazioni e la salute delle risorse e dei processi tanto quanto simulare opzioni future per ottimizzare attività e servizi.

L’importanza che assumerà il digital twin è sintetizzata dalle previsioni di Markets & Markets, che stimano un mercato in crescita esponenziale: al 2023 si prevede raggiungerà i 15,66 miliardi di dollari, con un CAGR del 37,87%.

Il cuore tecnologico del digital twin

La tecnologia digitale gemellare utilizza sensori collegati al cloud integrati nelle macchine per caricare dati operativi in ​​tempo reale, producendo simulazioni virtuali aggiornate di macchine reali. I produttori possono quindi utilizzare l’analisi dei margini per analizzare e valutare il rendimento dei loro prodotti sul campo. L’obiettivo finale è avere un contesto digitale in esecuzione per ogni risorsa del mondo reale sul campo, con la replica virtuale pronta ad aggiornare il suo stato grazie alla ricezione e analisi dati.

L’Internet of Things, come detto, è la chiave per implementare tale tecnologia. La crescente convenienza dei sensori, l’uso ormai diffuso del Wi-Fi e la capacità di trasmissione dei dati del cloud si combinano per rendere l’applicazione della modellazione digitale accessibile su larga scala per una vasta gamma di soluzioni e per un’ampia platea di aziende.

I gemelli digitali stanno diventando il modo per digitalizzare asset, sistemi e processi industriali per comprendere, prevedere e ottimizzare meglio le prestazioni industriali per ottenere migliori risultati di business.

Origine e struttura di una copia digitale

Ma da dove si origina un gemello digitale? In generale, la creazione di un gemello digitale risponde a due esigenze, spiega Deloitte: da una parte, progettare i suoi processi e i requisiti informativi nel ciclo di vita del prodotto, dalla progettazione dell’asset all’uso sul campo e alla manutenzione dell’asset nel mondo reale; dall’altra, creare una tecnologia abilitante per integrare l’asset fisico e il suo gemello digitale e il relativo flusso di dati in tempo reale dei sensori e delle informazioni operative e transazionali provenienti dai sistemi centrali dell’azienda, come espresso in un’architettura concettuale.

Il gemello digitale serve come replica virtuale di ciò che sta effettivamente accadendo in un ambiente in tempo reale. Questo è possibile grazie ai sensori, distribuiti ovunque nell’ambiente fisico e nelle componenti di processo, che sia un’azienda con macchinari o uno smart building con sale e impianti vari. I sensori processano i segnali, di vario tipo, permettendo al gemello digitale di catturare dati operazionali e ambientali, e grazie alla tecnologia di aggregazione tra il mondo fisico e il mondo digitale vengono elaborati mediante tecniche analitiche, impiegate per analizzare i dati attraverso simulazioni algoritmiche. Da qui la risposta, tramite attuatori, ovvero dispositivi fisici che rispondono a una determinata esigenza o problema da risolvere.

Scritto da
Andrea Ballocchi