Digital Twin: una definizione
La moderna accezione di ‘Digital Twin’ rimanda alla presentazione ‘Conceptual Ideal for PLM’ del Dr. M. Grieves pubblicata nel 2002 all’università del Michigan. Questo termine, tuttavia, risale originariamente agli anni ’60 e fu utilizzato dalla NASA in riferimento alla creazione di un duplicato ‘terrestre’ dei sistemi interni alle navicelle spaziali. Successivamente venne utilizzato anche come base per lo sviluppo delle simulazioni computerizzate.
Quali sono i principali componenti del Digital Twin?
I due macro-elementi da collegare sono lo spazio virtuale e lo spazio reale (o fisico). Questo collegamento avviene attraverso un processo di ‘mirroring’ o ‘twinning’ (gemellaggio) che segue il prodotto lungo tutto il suo ciclo di vita.
Nella sostanza si tratta di raccogliere tutti i dati, le informazioni e i processi di un elemento fisico, come ad esempio un prodotto, e sdoppiarlo in una versione virtuale. Questo consente di esaminarlo e studiarlo in ogni sua parte ed inoltre apre molteplici possibilità per simulazioni e analisi predittive.
Applicazioni pratiche nelle IIoT: la cultura ‘data-driven’
In concomitanza all’introduzione del concetto di Internet of Things nelle aziende (IIoT), il Digital Twin ha trovato la sua condizione di massimo sviluppo. In particolare, nel settore delle industrie 4.0, il Digital Twin viene applicato in numerose applicazioni e crea lo spazio ideale per la diffusione dei fenomeni di digitalizzazione e di cultura ‘data-driven’. Con questo termine s’intende l’approccio alla presa di decisioni aziendali fondamentali, come ad esempio dati di prodotto, basandosi sui dati raccolti ed analizzati.
Come possono i Digital Twins essere utili all’azienda? Ecco qualche esempio…
Le turbine di General Electric Co
La famosa multinazionale statunitense fondata nel 1892 si è sempre distinta per il suo carattere innovativo e per la capacità di investire in tecnologie industriali. Nello specifico l’azienda applica alle sue turbine (utilizzate sia nei sistemi eolici che all’interno dei motori dei jet) una fitta rete di sensori che comunicano con il Digital Twin virtuale in tempo quasi reale. Dal momento della vendita la turbina reale informa sull’utilizzo in corso la sua copia virtuale e questo permette non solo di registrare dati continuamente, ma anche di rilevare guasti, difformità, previsioni di decadimento e risoluzione di problematiche già in fase di testing.
Le auto di Tesla
Come per GE, Tesla ha fatto dell’evoluzione tecnologica un punto cardine della sua strategia di crescita aziendale. Le auto vendute, infatti, trasmettono ai loro gemelli virtuali ogni informazione che possa essere utile all’azienda per migliorare l’efficienza delle sue automobili, e non solo.
“Ogni giorno Tesla riceve l’equivalente di oltre 2 milioni di Km percorsi, sommando i contributi di tutte le auto. Questa enorme mole di dati consente di costruire una mappa costantemente aggiornata delle strade e di verificare la presenza di malfunzionamenti “strutturali”, cioè dipendenti dalla progettazione”
(Roberto Saracco, www.agendadigitale.eu)
Nei due esempi riportati ci si è concentrati sulla applicazione del concetto di Digital Twin nelle IoT, ma rimangono ancora da valutare le applicazioni alle analisi predittive e ai test che vengono messi in atto prima del rilascio del prodotto/servizio. Sono di rilievo tutte quelle fasi di ideazione e creazione di modelli virtuali che forniscono dati e informazioni che condizionano le successive fasi decisionali e di progetto.
Benefici innovativi del Digital Twin
I benefici dell’adozione dei Digital Twin sono innumerevoli e tipicamente cambiano in base alla necessità e all’utilizzo dell’azienda. Per alcune aziende sono legati a raccolte dati di prodotti già in uso, per altre consentono di testare nuove progettazioni, per altre ancora costituiscono le fasi virtuali di processi reali.
Fra i benefici più innovativi vi sono:
- Le applicazioni del medesimo Digital Twin a supporto di più settori o addirittura più aziende
Poniamo come esempio la Digital Twin creata per un’automobile. Questa non solo potrà aiutare diverse aree della medesima azienda (come progettazione, manutenzione, prospetti di vendita) ma sarà utile anche ad aziende esterne come ad esempio le assicurazioni o i venditori di pneumatici. La condivisione di questi dati permetterà di ridurre le spese di creazione del Digital Twin e aumentare la precisione dei dati raccolti.
- Le integrazioni fra Digital Twins
Il principio alla base delle integrazioni fra gemelli digitali consiste nell’applicazione pratica dei loro gemelli reali. In funzionamento ogni componente interagisce con altri e questo comporta degli ulteriori dati di aggregato.
Ad esempio un impianto eolico, per funzionare, necessita di vari componenti integrati (come turbine, pale, motore). I Digital Twins di ognuno di questi componenti se legato agli altri e posto in simulazione, potrà fornire dati molto più precisi su usura, guasti ed eventuali altre problematiche.
Il PLM come Digital Twin
L’implementazione del PLM in azienda permette tutta una serie di benefici che coinvolgono vari reparti, come ad esempio la condivisione di documenti, l’archiviazione sicura, la gestione dei processi e la risoluzione delle problematiche di versione.
La spinta alla digitalizzazione, tuttavia, ha richiesto più attenzione ai processi, alle IoT, ai dati e alla gestione del prodotto nel suo intero ciclo di vita. Questo insieme di informazioni crea a tutti gli effetti un vero e proprio Digital Twin che sviluppa il concetto di PLM e lo eleva a strumento di sviluppo processi, di simulazione di scenari futuri e fornisce una soluzione predittiva e gestionale del prodotto.
Pensiamo ad esempio ad un Product Lifecycle Management System che raccoglie tutti i dati di prodotto di un’azienda di packaging. Oltre alla gestione dei documenti e delle informazioni utili ad essere archiviate in prospettiva di futura consultazione, il gemello digitale permette di simulare delle migliorie all’impianto, cambi di fornitore, modifiche alla materia prima, analisi predittive utili a marketing e reparto amministrativo/finanziario dell’azienda e crea delle vere e proprie stime (ad esempio di vendita).
Con la spinta a Digitalizzazione e Industria 4.0 il PLM come Digital Twin, se opportunamente implementato, può permettere alle aziende di migliorare la qualità dei processi, dei prodotti e consentire l’integrazione con tecnologie innovative (quali IIoT) senza mai perdere di vista il bilancio di efficienza/efficacia.
Si tratta di fornire alle aziende uno strumento che li porta direttamente a poter usufruire delle evoluzioni tecnologiche e le innovazioni dell’industria 4.0 ponendosi come precursori e creatori delle tendenze rivoluzionarie in ambito industriale.
Fonti
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