Una trasformazione digitale di successo presuppone una combinazione di fattori. Le aziende, alla continua ricerca di tecnologie innovative per migliorare processi operativi e trarne un vantaggio competitivo, sono sempre più pronte ad integrare le varie tecnologie per perseguire questi obiettivi. Le opportunità di sfruttare i dati in tempo reale e ricavarne informazioni spinge a dirigersi verso soluzioni tecnologiche che impattino positivamente su processi e prodotti.
I Digital Twin, replicando gli asset fisici, i processi e i sistemi in modelli virtuali, permettono di ottimizzare i processi di produzione, semplificare la progettazione dei prodotti, esercitare un controllo sui processi, monitorando i rischi per una migliore gestione delle prestazioni.
Indice
Come funziona il Digital Twin
Partendo da un prodotto fisico che agisce nel mondo reale si provvede a raccogliere tutta una serie di dati operativi, video, immagini, provenienti da varie fonti, come i sensori, modelli matematici, algoritmi. L’ambiente è quello dell’Industria 4.0, ovvero la produzione industriale del tutto automatizzata e interconnessa, dove:
- l’utilizzo dei dati, la potenza di calcolo e la connettività si declinano in big data, open data, Internet of Things, machine-to-machine e cloud computing per la centralizzazione delle informazioni e la loro conservazione
- una volta raccolti i dati bisogna trarne valore, imparando dai dati raccolti e analizzati, grazie agli analitycs
- il digitale e il reale si fondono generando nuove modalità di interazione uomo-macchina.
I dati raccolti ed elaborati serviranno per dar vita ad un prodotto virtuale, una replica fedele del prodotto fisico. È possibile creare, naturalmente, più Digital Twin partendo dallo stesso prodotto fisico per andare a soddisfare esigenze aziendali diverse.
Il Digital Twin è connesso al prodotto fisico attraverso vari sensori, che producono dati. Questo flusso continuo di informazioni consente di testare nuove condizioni, di verificare come il prodotto inserito in nuovi scenari o sottoposto a nuove sollecitazioni possa comportarsi. Ottimizzazione e previsione diventano due parole chiave indissolubilmente legate al Digital Twin.
È importante, quindi, dar vita alla generazione di un unico set di dati correlati lungo l’intero ciclo di vita del prodotto, fondamentale per trarre opportunità rilevanti per un Digital Twin che diventerà dinamico, in virtù del fatto che, automaticamente, si aggiornerà grazie ad un sistema di comunicazione tra i vari device e tecnologie. Questa sua caratteristica permette l’uso in una varietà di casi e applicazioni molto ampia.
Il mercato dei Digital Twin
La dimensione del mercato dei Digital Twin sta crescendo ogni giorno. Sebbene il concetto di Digital Twin non sia nuovo, la tecnologia alla base della creazione di repliche digitali esatte delle controparti fisiche si è rapidamente sviluppata. I fornitori di software sono i principali autori di un aggiornamento costante e sempre più promettente che rende i Digital Twin migliori e più sofisticati integrando tecnologie avanzate come l’Intelligenza Artificiale e i big data. A causa del rapido progresso tecnologico del settore, il mercato è cresciuto di conseguenza in tandem con nuovi fornitori di software, utenti finali e investitori che si interessano alla tecnologia.
Gli esperti prevedono che il mercato dei Digital Twin genererà un fatturato di 110,1 miliardi di dollari entro il 2028. Negli ultimi vent’anni si è assistito indubbiamente ad un continuo e costante aumento dell’interesse e dell’impatto sulle aziende dei Digital Twin, con importanti ripercussioni per l’industria che hanno garantito una maggiore interoperabilità. Diversi fattori stanno guidando la crescita del mercato. In particolare:
- maggiore utilizzo di Digital Twin in tutti i settori
- miglioramenti tecnologici e investimenti da parte dei principali fornitori. Questi perfezionamenti continui facilitano il miglioramento della qualità dei Digital Twin aumentando la fiducia degli investitori
- aumento dei fornitori di software sul mercato. Un aumento dei fornitori crea una maggiore concorrenza, portando avanti l’industria nell’innovazione e nella crescita del mercato. Gli investitori focalizzano, quindi, l’attenzione sulla tecnologia sottostante per mezzo di startup, fornitori e altre istituzioni, aumentando le dimensioni del mercato digitale.
Casi e applicazioni
Il concetto di Digital Twin è diventato sempre più una pietra miliare in settori che vanno dalla produzione alla pianificazione urbana e alla sanità. Il potenziale dei Digital Twin per migliorare il processo decisionale, migliorare le prestazioni e consentire la manutenzione predittiva è in rapida espansione. A partire dal 2024, diverse tendenze emergenti sono destinate a ridefinire questa tecnologia, influenzando vari settori e aprendo nuove strade per l’innovazione.
Integrazione con IoT e AI
Una delle tendenze più significative nello sviluppo dei Digital Twin è la loro crescente integrazione con l’Internet of Things (IoT) e l’intelligenza artificiale (AI). Man mano che i dispositivi IoT diventano più diffusi forniscono un flusso di dati più ampio che i Digital Twin possono utilizzare per aggiornare e perfezionare le loro simulazioni. Gli algoritmi dell’AI migliorano questo processo prevedendo i risultati sulla base dei dati ricevuti, consentendo modelli più accurati e dinamici. Questa sinergia tra Digital Twin, IoT e AI non solo migliora le simulazioni, ma consente anche processi decisionali più autonomi nelle applicazioni in tempo reale.
Maggiore realismo attraverso la visualizzazione avanzata
I progressi nelle tecnologie di visualizzazione come la realtà aumentata (AR) e la realtà virtuale (VR) stanno rendendo i Digital Twin più intuitivi e accessibili. Nel 2024, si prevede che queste tecnologie visive saranno più strettamente integrate con i Digital Twin, fornendo agli utenti esperienze immersive che offrono una maggiore interazione con i dati. Questa integrazione sarà particolarmente influente in settori come l’architettura e la pianificazione urbana, dove le parti interessate possono esplorare e interagire virtualmente con modelli accurati in scala di progetti o paesaggi urbani prima che inizi il lavoro “fisico”.
Nell’industria edile e delle infrastrutture i Digital Twin consentono di progettare e costruire edifici e strutture in modo più efficiente, prevedendo comportamenti e problemi potenziali prima che si verifichino.
Grazie ai Digital Twin è possibile migliorare la gestione di sistemi complessi, come, ad esempio, gli smart building. Per l’intero lifecycle dell’edificio, le previsioni di performance generate con il Digital Twin rappresentano una base accurata per decisioni ben informate, permettendo di gestire in modo efficiente i vari sistemi dell’edificio, oltre che analizzando la risposta dinamica dell’edificio ai cambiamenti nell’occupazione o nella fornitura di energia. Il modello 3D fisico, il “vecchio” prototipo, vengono sostituiti dai Digital Twin.
Scalabilità e adozione in tutti i settori
Con la maturazione della tecnologia, la scalabilità dei Digital Twin sta migliorando, divenendo più accessibile alle piccole imprese e ai diversi settori. Le industrie che tradizionalmente non avevano sfruttato questa tecnologia, come l’agricoltura o la vendita al dettaglio, stanno trovando usi innovativi per i Digital Twin.
In agricoltura, per esempio, gli agricoltori possono utilizzare Digital Twin per simulare i raccolti in condizioni diverse, pianificando in modo efficace le variazioni meteorologiche o la salute del suolo.
Allo stesso modo, i rivenditori utilizzano i Digital Twin per ottimizzare le loro catene di fornitura e i layout dei negozi per la massima efficienza e soddisfazione del cliente.
Rilevante è anche l’impiego nella Sanità. Il primo cuore Digital Twin è stato sviluppato grazie alla collaborazione tra Dassault Systems, Tata Consultancy Services e il corridore Des Linder.
La replica digitale di un cuore reale è stata costruita a seguito di una complessa modellazione del sistema cardiovascolare, utilizzando i dati di una risonanza magnetica per simulare il Digital Twin. Inoltre, utilizzando l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico, il Digital Twin consente di replicare virtualmente le diverse condizioni.
Il Digital Twin consente agli atleti di monitorare le prestazioni e la salute, che è fondamentale per l’allenamento di resistenza, così come diventa necessario per il recupero dagli infortuni.
La tecnologia può essere utilizzata nella stampa di modelli 3D per pratiche chirurgiche con casi d’uso innovativi nell’assistenza sanitaria.
Sempre con riferimento all’assistenza sanitaria, i Digital Twin vengono rapidamente adottati dalle organizzazioni che cercano di rafforzare la loro efficienza operativa.
Il National Health Service (NHS) del Regno Unito sta sperimentando i Digital Twin, sviluppando un cuore gemello digitale chiamato CVD-Net per il trattamento dell’ipertensione arteriosa polmonare (PAH) in collaborazione con le principali università, come quella di Nottingham.
Secondo Scientific American, i nuotatori stanno utilizzando Digital Twin ai Giochi Olimpici di Parigi come supporto nella pianificazione strategica delle gare e nell’ottimizzazione dei movimenti del corpo. I Digital Twin utilizzano sensori avanzati per misurare la distribuzione della forza dei nuotatori attraverso i movimenti del corpo. I dati vengono raccolti tramite i sensori per consentire agli atleti di apportare modifiche all’allenamento e identificare i problemi migliorando la loro tecnica.
Gli atleti utilizzano i Digital Twin per ottimizzare le prestazioni e impostare obiettivi di progressione. I casi d’uso chiave includono il miglioramento dei modelli di respirazione, le strategie, il movimento del corpo e i tempi delle prestazioni.
Normalizzazione e interoperabilità
Con la proliferazione della tecnologia Digital Twin, c’è un crescente bisogno di standardizzazione e una migliore interoperabilità tra diversi sistemi e piattaforme. Si stanno compiendo sforzi per sviluppare standard universali che garantiscano che i Digital Twin possano comunicare senza problemi tra loro, indipendentemente dal settore o dal software utilizzato. Questa tendenza alla standardizzazione contribuirà a ridurre la complessità e i costi associati all’implementazione di Digital Twin, accelerandone così l’adozione.
Miglioramenti della sicurezza informatica
Man mano che i Digital Twin diventano sempre più parte integrante dei sistemi di infrastrutture critiche, la loro vulnerabilità agli attacchi informatici non può essere trascurata. Nel 2024, la sicurezza informatica nel contesto dei Digital Twin sta diventando più robusta, incorporando metodi di crittografia avanzati e sistemi di rilevamento delle anomalie in tempo reale per proteggere i dati sensibili. Queste misure di sicurezza sono essenziali non solo per proteggere l’integrità dei dati Digital Twin, ma anche per garantire la continuità operativa dei sistemi.
Sviluppo sostenibile
Un’altra tendenza emergente è l’uso dei Digital Twin nella promozione dello sviluppo sostenibile. Simulando diversi scenari, i Digital Twin possono aiutare a progettare edifici, sistemi energetici e reti di trasporto più sostenibili ed efficienti. Il Digital Twin può, ad esempio, ottimizzare il consumo energetico di un edificio durante tutto il suo ciclo di vita, dalla costruzione alla demolizione, garantendo un impatto ambientale minimo.
Manutenzione proattiva e gestione del ciclo di vita
I Digital Twin stanno rivoluzionando le strategie di manutenzione con approcci reattivi, proattivi e predittivi. Monitorando continuamente la salute delle loro controparti fisiche, un Digital Twin può prevedere quando la manutenzione deve essere eseguita, evitando così guasti imprevisti delle apparecchiature e prolungando la durata della vita dell’asset. Questa manutenzione proattiva può ridurre significativamente i tempi di fermo e i costi di manutenzione, aumentando l’efficienza complessiva.
Ottimizzazione e previsione con rotta verso l’Industria 5.0
L’evoluzione della tecnologia Digital Twin è pronta a portare cambiamenti rivoluzionari nel modo in cui interagiamo e gestiamo le risorse fisiche in tutti i settori. Sfruttando l’IoT, l’intelligenza artificiale e le tecnologie di visualizzazione avanzate e migliorando la scalabilità, la standardizzazione, la sicurezza informatica e la sostenibilità, i Digital Twin continueranno ad offrire informazioni preziose. Le potenziali applicazioni del Digital Twin sono illimitate, promettendo di promuovere l’innovazione e pratiche di sviluppo più sostenibili in tutto il mondo, con l’obiettivo anche di migliorare l’efficienza operativa.