Entro il 2025, l’80% dell’ecosistema industriale utilizzerà modelli digitali dei propri prodotti, impianti e processi, cioè digital twin, per condividere dati con partner, clienti e fornitori, sostiene IDC. E, nelle aziende italiane, sempre secondo la società di market intelligence, l’uso dei gemelli digitali aumenterà del 36%.
I gemelli digitali – o digital twin – sono un concetto nato nel mondo ingegneristico che sta trovando da alcuni anni applicazione in un numero crescente di campi: dall’industria 4.0 alla sanità, passando per le utility, la manutenzione di edifici, il retail, arrivando alle auto a guida autonoma e agli smart assistant.
Che cosa sono i gemelli digitali
I gemelli digitali sono dei modelli dettagliatissimi di qualcosa di concreto costruiti a partire da una mole smisurata di informazioni aggiornate in tempo reale generate da quello stesso oggetto. Possono quindi essere considerati, semplificando all’estremo, delle repliche informatiche di oggetti, luoghi, processi e perfino di intere città o di persone in carne e ossa.
I digital twin incorporano funzionalità di simulazione, IoT, Big Data, machine learning e IA per generare un modello che si aggiorna in real time per rispecchiare le variazioni della controparte fisica a cui è connesso. Quello che si realizza quindi è un circuito chiuso virtuale con un feedback continuo, grazie a sensori collegati in rete, che riportano costantemente prestazioni, condizioni operative e variazioni nel tempo. In sintesi, i digital twin offrono opportunità di miglioramento continuo, collaborazione e manutenzione predittiva.
Breve storia dei gemelli digitali
Tutto è nato con un gruppo di ingegneri della General Electric alle prese con il malfunzionamento di una turbina di un motore. Qualcuno ebbe l’idea di creare una rappresentazione digitale del pezzo invece che smontare tutto per analizzare le varie parti, individuare il componente responsabile del difetto e sostituirlo. Il concetto ingegneristico si trasformò rapidamente in un’applicazione informatica. Ma per qualcuno è diventata persino una pura riflessione filosofica. C’è infatti chi considera i digital twin come “un ponte tra il mondo fisico e quello digitale” arrivando a parlare di una nuova ontologia nella simbiosi tra uomo e IA. Tuttavia è nell’industria 4.0 che i gemelli digitali trovano la loro maggiore applicazione, anche se non mancano esempi in moltissimi altri campi.
A cosa servono i gemelli digitali
Quelle che inizialmente erano rappresentazioni abbastanza approssimative oggi sono diventate copie fedelissime usate per ottenere informazioni con le 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. Una delle conseguenze più immediate è l’eliminazione dei prototipi, cosa che riduce notevolmente i 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.
Industria 4.0
Un gemello digitale però può essere sfruttato anche per valutare i processi produttivi ancora prima che le attività vengano avviate. Attraverso l’analisi delle simulazioni, le aziende possono infatti ridefinire i processi per mantenere stabili i livelli di efficienza di fronte 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.
I gemelli digitali nel banking
I gemelli digitali nel banking possono trovare diversi piani di applicazione: nell’attività finanziaria, nella customer journey, nei processi di retail e, infine, nelle attività di supporto degli spazi fisici e delle infrastrutture digitali.
L’aspetto più tipico è quello legato all’attività bancaria vera e propria: il livello raggiunto dalle Intelligenze Artificiali e dalle tecniche di machine learning consentono di poter simulare il comportamento, predisposizione e capacità di spesa/risparmio degli utenti. Grazie alla mole di dati disponibili, diventa quindi possibile sperimentare le performance di alcuni prodotti finanziari prima del lancio o testare i vari esiti dell’erogazione di un mutuo, valutando gli impatti su solvibilità e appetibilità col variare dei tassi di interesse.
Nell’ambito della customer relationship management, si può sfruttare la proliferazione di sensori IoT per modellizzare gli stessi sportelli bancari – così come in qualsiasi altra attività retail – migliorando i touchpoint con la clientela, l’efficienza degli spazi fisici e la loro sicurezza. Una profilazione più approfondita consente anche di individuare nuove strategie di pubblicità e vendita mirata, sempre restando all’interno della filiale.
Il settore bancario è stato uno dei primi ad aver adottato la tecnologia Digital Twin, grazie alla quale le banche possono creare modelli virtuali dei loro processi, prodotti e servizi, per poi testarli e ottimizzarli prima del lancio effettivo. Ad esempio, un Digital Twin può simulare l’impatto di un nuovo prodotto bancario sul mercato, permettendo alla banca di prevedere e gestire eventuali rischi. Inoltre, il Digital Twin può aiutare a comprendere meglio il comportamento dei clienti, migliorando così l’esperienza utente e aumentando la fidelizzazione.
I gemelli digitali nell’automotive
La tecnologia dei gemelli digitali ha diverse importanti applicazioni per l’industria automotive, che ne è infatti il secondo maggior fruitore dietro al settore delle attrezzature pesanti. Il dato emerge da un’indagine globale promossa da Altair, società specializzata in scienza computazionale e intelligenza artificiale, condotta su oltre 2.000 professionisti provenienti da 11 diversi settori in 10 Paesi. La penetrazione della tecnologia nel settore è già molto buona: il 76% degli intervistati del settore automobilistico ha dichiarato che le proprie aziende hanno già adottato la tecnologia dei gemelli digitali.
Uno dei maggiori esempi di adozione dei gemelli digitali è, non a caso, Tesla (vedi sotto). Sin dal lancio, la società di Elon Musk ha implementato nelle sue auto tool in grado di ricreare un gemello digitale per ogni macchina elettrica prodotta.
Anche tra gli intervistati le cui organizzazioni non utilizzano attualmente soluzioni di gemelli digitali, il 22% prevede di farlo nei prossimi sei mesi o meno e il 33% entro un anno o più.
I gemelli digitali nella smart mobility e nelle smart city
I gemelli digitali stanno rivoluzionando la smart mobility e le smart city, offrendo modelli virtuali precisi per ottimizzare infrastrutture e servizi. Queste simulazioni digitali consentono di prevedere e risolvere problemi di traffico, migliorando l’efficienza dei trasporti pubblici. Le amministrazioni possono testare nuove soluzioni in un ambiente controllato, riducendo costi e rischi. Inoltre, i gemelli digitali facilitano la gestione energetica, contribuendo a città più sostenibili. In ambito smart mobility, permettono una manutenzione predittiva dei veicoli, aumentando sicurezza e affidabilità. Infine, favoriscono l’interazione tra diverse tecnologie IoT, migliorando la qualità della vita urbana.
I gemelli digitali nel retail
Il potenziamento e la maggiore accessibilità di sensori in grado di rilevare una enorme mole di dati, e la progressiva digitalizzazione della realtà fisica, stanno ponendo le basi per la diffusione dei digital twin anche nel commercio al dettaglio dove possono trovare molteplici applicazioni. Al di là del loro uso nella fase di produzione di un oggetto, un processo che può diventare dinamico e intrecciarsi con il feedback degli utenti negli store, i gemelli digitali nel retail possono essere sfruttati principalmente per migliorare la customer journey e rendere più flessibile la supply chain.
Esempi di applicazione dei gemelli digitali
Tesla
Diventa quindi evidente perché un’azienda innovativa come Tesla abbia adottato questa tecnologia per ogni modello di vettura prodotto. Sin dal lancio, la società di Elon Musk ha implementato nelle sue auto tool 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 – ogni giorni l’azienda riceve l’equivalente in dati di oltre 2 milioni di Km percorsi – che 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.
Boeing
I gemelli digitali possono anche destrutturare una filiera produttiva complessa come quella dell’industria aeromobile. A partire dal Boeing 777 l’azienda statunitense ha applicato il modello digitale per la realizzazione e l’assemblaggio dei vari componenti che compongno 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.
General Electric
Nello stesso settore quello della General Electric è un caso storico: ormai da anni 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 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 inoltre, oltre a consentire di comprenderne l’utilizzo concreto, permette anche di affinare il prodotto in vista di futuri cambiamenti. 20 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.
Dassault Systemes
Dassault Systèmes è stata scelta da Ball Aerospace, azienda dedita a soluzioni spaziali innovative per le previsioni meteorologiche, per accelerare il processo di trasformazione digitale e realizzare prodotti per l’industria aerospaziale e per la difesa sfruttando i digital twin. Lo scopo è di accorciare i tempi che vanno dal concept del cliente alla consegna del programma utilizzando la piattaforma di progettazione digitale 3DExperience.
Ferrovie dello Stato
Per supportare le diverse attività che concorrono nel ciclo di vita di un’opera infrastrutturale, Italferr ha sviluppato Gemelli Digitali degli Asset che vengono caratterizzati in funzione della tipologia di utilizzo. La tecnologia Digital Twin può infatti essere impiegata nei processi di stakeholder engagement, migliorando la comunicazione verso Enti e soggetti terzi del progetto. Durante la fase di progettazione, consente di coinvolgere l’intero team di progetto, indipendentemente dalle competenze tecniche nell’uso di software di authoring, favorendo una migliore integrazione progettuale. Nella fase di realizzazione, questa tecnologia rende più efficiente il controllo dell’avanzamento lavori e coordina le informazioni generate in corso d’opera, garantendo sempre la disponibilità del modello digitale e del materiale informativo connesso. Infine, nella fase di gestione ed esercizio, permette di monitorare lo stato di salute dell’opera attraverso un unico strumento integrato, che funge da collettore informativo per una pluralità di strumenti gestionali.
Infoblu
I gemelli digitali tuttavia, possono essere utilizzati anche in ambiti più vicini alla quotidianità di tutti noi, come per il traffico. Attualmente servizi come Google Maps o Waze, per esempio, sfruttano i Big Data per prevedere l’affollamento delle strade, ma nel prossimo futuro, con la diffusione delle smart car connesse e l’avvento dei veicoli a guida autonoma ci saranno le basi per poter costruire un’immagine completa in tempo reale della situazione sulle strade. Si potrà quindi facilmente prevedere l’impatto della chiusura di una via o di una corsia autostradale oppure prevenire cosa accadrà a un veicolo a distanza di 100 o 500 metri. Tutto ciò sta alla base di My Way, l’app realizzata da Infoblu (gruppo Telepass) per segnalare in tempo reale quello che l’utente troverà lungo il viaggio.
Case study
Il laboratorio a Matera
Per quanto riguarda gli sviluppi a livello urbanistico, il CNR ha annunciato anni fa a Matera “La Casa delle Tecnologie Emergenti”, un luogo in cui sviluppare progetti di ricerca e sperimentazione. Tra gli altri, il quinto laboratorio era dedicato proprio al gemello digitale della città, dei suoi processi e delle loro interazioni per la gestione urbana. Lo scopo finale dell’iniziativa era lo sviluppo di tecnologie da testare nel contesto della città, sviluppando sensoristica ed approcci innovativi che la trasformeranno in una vera e propria palestra dell’Urban Intelligence.
inVRsion
Liftt – alleanza tra la fondazione Links del Politecnico di Torino e la Compagnia di San Paolo – ha investito tempo fa in inVRsion, una società specializzata in tecnologie 3D e realtà virtuale in ambito Fashion & Luxury. Grazie a un apposito software proprietario sviluppato in casa, l’azienda è in grado di proporre, attraverso la Realtà Virtuale, dei gemelli digitali in grado di garantire un’esperienza di prodotto interattiva e potenziata, tanto realistica da poter “essere esposta in negozio”. La soluzione può essere implementata anche in un sito internet e fornire all’utente una percezione fedelissima alla realtà tanto da consentire di valutare dettagli, colori, materiali e finiture.
Ecommerce
Il concetto del gemello digitale è relativamente nuovo anche nel settore dell’ecommerce dove si è appena iniziato ad esplorare il suo potenziale. Costruire il modello virtuale di un consumatore permette infatti di simulare il suo comportamento in uno store online o sui social. In questo senso va citato il progetto europeo Start 4.0 che punta a trasformare il digital twin in un’entità intelligente per analizzare diversi scenari produttivi e prendere decisioni consapevoli sull’adattabilità e la costante evoluzione degli impianti manifatturieri. L’obiettivo finale è un modello di business innovativo chiamato “Manufacturing as a Service” in cui i produttori di impianti manifatturieri sono in grado di offrire i propri prodotti in modalità “as-a-Service”.
Neon
Quello che è uno degli sviluppi più futuristici della tecnologia del gemello digitale infine è stato presentato all’ultimo CES da Samsung. Il colosso coreano ha annunciato di essere al lavoro per realizzare avatar umani realistici in 3D. Il progetto Neon mira a dare letteralmente vita a figure digitali personalizzate, pensate per essere in tutto e per tutto degli alter ego dell’utente. La loro somiglianza con le persone vere è impressionante e va al di là dell’aspetto esteriore: gli esseri virtuali sembrano e si comportano come umani, mostrando emozioni e segni di intelligenza. Al momento però ancora non si tratta di copie di persone reali, ma di creature computazionali, un po’ come dei chatbot fotorealistici.
(Articolo aggiornato al 04/07/2024)
