Il Digital Twin

Il Digital Twin è la nuova frontiera dell’industria

Una replica virtuale di un prodotto o di un processo che permette di monitorare, simulare e governare la realtà. Se ne fa uso in tutte le fasi del processo, dalla progettazione alla gestione del quotidiano, grazie al crescente numero di oggetti connessi alla rete in grado di trasmettere dati e allo sviluppo dell’Intelligenza Artificiale. I vantaggi sono enormi e consentono grandi risparmi tanto che il mercato è in costante crescita e arriverà a valere 35,8 miliardi di dollari nel 2025. Da Dassault a Cisco, da Siemens a SAP fino a Schneider Electric le aziende raccontano come stanno lavorando sulle nuove tecnologie che ci cambieranno la vita.

 

Il mercato dell’Internet delle Cose (IoT), gli oggetti collegati alla rete, continua la sua corsa. Nel 2019 in Italia ha raggiunto un valore di 6,2 miliardi di euro, con una crescita del 24% rispetto all’anno precedente. Un trend allineato a quello dei principali paesi europei, dove la tendenza oscilla tra il 20 e il 25%.

Secondo i dati raccolti dall’Osservatorio Internet of Things della School of Management del Politecnico di Milano, a trainare il settore sono soprattutto i contatori digitali per il gas e l’energia (grazie alla spinta degli obblighi normativi), tutto ciò che riguarda la digitalizzazione degli edifici, dalle videocamere per sorveglianza alla gestione dei consumi, e le automobili. La Counterpoint Research ha calcolato che nel 2022 le vetture collegate alla rete saranno più di 125 milioni con funzioni sempre più innovative: localizzazione e indicazioni precise e personalizzate, controlli in remoto su riscaldamento o porte e finestre, intrattenimento a bordo.

Tuttavia, secondo il Politecnico, a crescere più rapidamente sono i segmenti della “smart home”, la casa connessa, (530 milioni, +40%), in particolare per via del boom degli assistenti vocali, e della “smart factory” (350 milioni, +40%), che da tre anni beneficia degli incentivi previsti dal Piano Nazionale Industria 4.0. A rendere ancora più interessante il mercato, infatti, c’è il lancio di un numero sempre crescente di soluzioni che si integrano con piattaforme avanzate di analisi dati e algoritmi di Intelligenza Artificiale. Uno studio realizzato dalla società di consulenza McKinsey, che ha preso in considerazione 2.395 imprese di tutto il mondo, ha stabilito che l’anno scorso 1.151 di queste hanno adottato l’Intelligenza Artificiale almeno in una funzione aziendale. Per 81 i vantaggi sono stati cospicui: l’investimento ha fruttato il 20% o più del loro Ebit, l’utile prima di interessi e tasse.

 

Grazie alle sue capacità predittive e progettuali, il Digital Twin permette di ridurre i cicli risparmiando il 25% sui tempi di produzione

 

AI e IoT insieme possono dare vita a soluzioni in grado di monitorare, analizzare, e prevedere la realtà esterna, attraverso dati reali che provengono dalla produzione e sistemi di analisi e calcolo. Tra gli approcci più rivoluzionari c’è il Digital Twin (Gemello Digitale), che consente di creare copie virtuali di impianti reali in grado di replicare in tutto e per tutto il funzionamento dal vero o di verificarne tutte le possibili alternative. Grazie a cicli di sviluppo più snelli, le aziende riducono i tempi del 25% con risparmi nell’ordine del 10-15%. Si stima che il valore del mercato, ad oggi di 3,8 miliardi di dollari, arriverà a 35,8 miliardi di dollari nel 2025.

La rappresentazione tridimensionale di tutti gli aspetti di un prodotto o di un processo permette di sviluppare infatti sia attività sperimentali, risparmiando su costosi protocolli fisici, sia attività predittive, anticipando comportamenti anomali, rischi ed errori. Le applicazioni sono moltissime, dall’automotive ai modelli di gestione e business, fino all’edilizia.

Prevedere l’impatto di un cantiere grazie al modello delle Smart Cities

Il Digital Twin è uno strumento di analisi e modellazione delle interazioni tra le persone e l’ambiente costruito. Ecco perché costituisce una chiave di svolta nell’edilizia, dove viene utilizzato fin dalla fase pre-progettuale: con una copia virtuale della città si può prevedere l’impatto di un cantiere e ottimizzarne la realizzazione a tutela delle persone e dei luoghi.

Ne è un esempio la piattaforma 3DExperienceCity creata da Dassault Systèmes: si tratta di un «Digital Twin della città capace di acquisire i cambiamenti mentre si verificano nel tempo» spiega Guido Porro, managing director di Dassault. «Il feedback continuo tra il modello fisico della città dinamica e la città virtuale assicura che entrambi si rappresentino a vicenda; il primo per dire cosa sta succedendo e il secondo per simulare e di conseguenza valutare l’impatto degli interventi futuri. In altre parole, il Digital Twin della città è un system of systems, capace di raccordare l’ambiente costruito e i servizi annessi».

La multinazionale francese ha studiato soluzioni per l’edilizia «adottando un approccio analogo a quello dei nostri settori di origine, l’aerospaziale e l’automotive. Un’esperienza che ci ha permesso di andare oltre il Building Information Modeling», ha detto Porro. «Sappiamo che le “Smart Cities” sono state create per rispondere alla crescita esponenziale della popolazione e raccordare la tecnologia disponibile per migliorare la qualità della vita. Oggi bisogna ampliare l’approccio e portare avanti una strategia olistica, capace di considerare i dati raccolti sul territorio come elementi di una piattaforma informatica integrata».

La copia virtuale di una città permette di valutare e prevedere l’impatto degli interventi e acquisire i cambiamenti mentre si verificano nel tempo

 

Il Digital Twin e la gestione dell’energia

L’energia è uno degli altri grandi settori che può essere gestito attraverso il Digital Twin. La multinazionale statunitense Cisco, che già dal 2009 tratta il tema delle Smart Cities e delle Smart Communities collaborando con utilities, aziende partner, comuni e istituzioni, sta lavorando alla costruzione di un ecosistema virtuoso gestito dalla rete per «abbinare l’informatica al trasporto più classico di energia». Racconta Fabio Florio, Business Developer Manager Smart City di Cisco, che «in questo modo aggiungiamo funzionalità per migliorare distribuzione, stoccaggio e integrare le fonti rinnovabili, consentendone l’ingresso nella rete del fornitore». Qualche risultato è già concreto: l’accordo con Signify, l’azienda di Philips che si occupa di illuminazione, «consente di far convergere nelle nuove abitazioni luce e connettività in un’unica rete».

Integrare fonti diverse per governare interi edifici è lo schema utilizzato da Siemens con Desigo, una piattaforma che controlla e gestisce i consumi della struttura e dell’impianto di trigenerazione (Combined Cooling, heat & power) e trasmette i dati in cloud a un sistema centrale, programmato per elaborarli e ottimizzare produzione e consumo. «È una soluzione adottata pienamente nel campus di Milano – spiega Ildebrande Bevere, Head of Building Products –, dove le tradizionali competenze di Siemens nel gestire i prodotti fisici si sono unite a nuove esigenze di organizzazione e gestione dei dati. Il Digital Twin interviene qui, aggiornando costantemente gli algoritmi e portando a nuove linee di business che garantiscano performance efficienti».

Abbinare l’informatica al trasporto di energia permette di migliorarne la distribuzione, lo stoccaggio e di integrare le fonti rinnovabili consentendone l’ingresso nella rete del fornitore

 

Hardware e software integrati sono il cuore dello Smart Building

Quando a essere presa in considerazione non è solo la gestione del flusso energetico, ma di tutti gli ecosistemi che convivono in una struttura, si parla di smart building. Un settore in costante sviluppo, che nel 2018 in Italia ha prodotto 3,6 miliardi di investimenti (dati del rapporto Smart Building del Politecnico di Milano), con prospettive di crescita del 30% negli anni successivi. Gli investimenti sono stati distribuiti in maniera quasi omogenea tra i tre principali segmenti tecnologici legati al settore: “building devices & solutions” (41%, pari a 1,47 miliardi di euro), “automation technologies” (31%, 1,1 miliardi) e “piattaforme di gestione e controllo” (28%, 1,02 miliardi) «dove gli investimenti in hardware e software l’hanno fatta da padrone – si legge nel rapporto – a riprova della sempre maggior importanza della componente digital».

 

Il focus dedicato al Digital Twin nell’industria e nell’edilizia è pubblicato sul nunmero 726 del magazine.

«All’interno di un edificio possono coesistere diversi hardware o software che controllano in modo più o meno automatico confort, sicurezza delle persone e dei beni, distribuzione elettrica, continuità di servizio, sistemi di prenotazione delle sale, delle scrivanie, sistemi ERP (Enterprise Resource Planning) e molto altro ancora» spiega Ivan Dimitri di Schneider Electric.

«Lo Smart Building consiste nell’integrare tra loro tutti questi ecosistemi, lasciando ad ognuno la responsabilità di svolgere al meglio le proprie funzioni ma dotando gli inquilini di un’unica interfaccia. Ne nascono edifici intelligenti capaci di reagire in automatico agli eventi interni garantendo sempre livelli elevati di comfort, sicurezza e sostenibilità. Se l’edificio è in grado di interagire con il suo interno, potrà fare lo stesso con l’esterno, con un altro edificio, per esempio, o con un sistema di previsioni meteorologiche (Weather forecast) che renda efficiente la gestione del riscaldamento o del raffreddamento. Chi produce energia in casa, potrebbe installare un sistema in grado di interrogare la rete per decidere se prelevare o immettere elettricità. Tutti gli ambienti integrati possono cooperare tra di loro, dalla singola stanza fino all’intera città. Ecco perché le soluzioni di Schneider Electric convergono in una piattaforma chiamata EcoStruxure – continua Ivan Dimitri -. Utilizza solo protocolli di comunicazione standard e aperti, per consentire lo scambio di informazioni e servizi tra i diversi domini in modo nativo e garantire l’interazione con altre piattaforme esterne in grado di portare valore aggiunto e servizi».

Gli edifici intelligenti, dove i servizi digitali sono integrati in un’unica piattaforma che ne consente il controllo, sono la nuova frontiera dell’edilizia: tutti gli ambienti possono cooperare tra loro e con l’esterno per migliorare prestazioni ed efficienza

 

Allargare l’orizzonte del digitale ai costi e alla contabilità

 

Per la multinazionale tedesca Sap, il Digital Twin deve essere concepito in un’ottica più ampia. «Sap aggiunge alla gestione la parte di costi e contabilità in modo che le scelte nel governo dell’asset (come l’utilizzo delle sale) possano essere allocate per centri di costo» spiega Alberto Del Santo, Business Development Manager di  Sap. Abbracciare il Digital Twin, secondo Sap, non significa soltanto introdurre nuovi software e nuove piattaforme in azienda, ma essere pronti a un cambio di mentalità per estendere il processo all’intera organizzazione. Definire un modello unificato può infatti creare un valore esteso non solo dove il dato viene prodotto. «A questo Sap affianca soluzioni come la Visual Enterprise, che può acquisire file vettoriali da oltre 120 fonti e ricreare il digital twin di un prodotto con dati strutturali e caratteristiche fisiche».

 

 

Fonte: industria meccanica

 

 

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