The Disruptive Strategist - Gemelli digitali

Negli ultimi dieci anni si è fatto sempre più ricorso alla tecnologia dei gemelli digitali. David Goodman di GAM Investments esamina in che modo i “gemelli digitali” possono portare a un cambiamento radicale di alcuni settori industriali attraverso modelli di simulazione digitali viventi che possono essere eseguiti in parallelo alla controparte fisica.

23 agosto 2022

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L’uso del gemello digitale è una tecnologia che viene applicata non solo in ambito manifatturiero ma anche nell’intelligenza artificiale, nell’analisi dei dati e nell’Internet of Things. L’adozione di questa tecnologia può offrire numerosi vantaggi, tra l’altro può ridurre i tempi di lancio di un prodotto sul mercato o i costi di manutenzione. Sta pertanto suscitando grande interesse in diversi ambiti.

Cosa sono i gemelli digitali?
La tecnologia dei gemelli digitali consente la replica virtuale di una risorsa fisica, rendendo più semplice ed efficace la sua simulazione. Integra i dati con intelligenza artificiale, machine learning e software e crea modelli di simulazione digitale viventi che possono essere aggiornati ed eseguiti in parallelo alle controparti fisiche.

Secondo Fortune Business Insights, il mercato globale dei gemelli digitali nel 2029 potrebbe raggiungere quota 96,49 miliardi di dollari, con un tasso di crescita composito annuo (CAGR) del 40,6% 2022-2029 (fonte: www.fortunebusinessinsights.com/digital-twin-market-106246).

Come funziona
I gemelli digitali basati sui dati possono adattarsi e reagire a condizioni operative o ambientali differenti e in rapida evoluzione. Tale mappatura accurata ottimizza la performance creando un riferimento in tempo reale che consente agli ingegneri di apportare immediatamente correzioni al sistema e accelerare la progettazione di un nuovo prodotto. Rappresenta una nuova era per la simulazione e la prevedibilità.

Come verrà utilizzata la tecnologia dei gemelli digitali?
I gemelli digitali possono servire in moltissimi ambiti, dalle fasi di pianificazione, progettazione e costruzione fino all’operatività e alla manutenzione. Prendiamo per esempio un edificio che è già stato progettato e costruito. Può avere un gemello digitale completo, dal tetto fino ai sistemi meccanici e idraulici. Immaginiamo che i sensori nell’edificio inviino al gemello digitale informazioni in tempo reale che si aggiornano sulla base dei dati forniti. Ciò consente ai proprietari dell’edificio di visualizzare le aree che presentano guasti o degrado, e di apportare le migliorie senza creare danni o pericoli. In Norvegia si utilizzano già queste tecniche per gestire il ciclo di manutenzione dei ponti.

Sebbene la costruzione dei gemelli digitali sia estremamente complessa, una volta operativi, questi sistemi presentano potenzialità pressoché illimitate. Ogni singola componente può essere replicata digitalmente, dal modo in cui interagisce con l’ambiente circostante. Il gemello digitale utilizza l’intelligenza artificiale per simulare e dimostrare l’effetto che possono produrre i cambiamenti a livello della progettazione, dei processi, dei tempi o delle condizioni, senza dover sottoporre la risorsa reale agli stessi cambiamenti.

Un’azienda può osservare l’uso previsto e l’evoluzione del proprio prodotto in tempo reale, oltre a esplorare diversi scenari ipotetici, grazie al ricorso alla fabbrica virtuale anziché a una normale linea di produzione. Ciò facilita anche il processo decisionale e consente una migliore comprensione.

Case Study

Per capire come funziona questa tecnologia in pratica, facciamo qualche esempio concreto di settori che l’hanno già utilizzata.

Aviazione
Boeing utilizza i gemelli digitali per valutare il ciclo di vita di un prodotto, l’azienda ha infatti integrato un gemello digitale nella progettazione e nella produzione e ciò ha consentito di valutare il comportamento dei materiali durante il ciclo di vita di un aeromobile. I risultati parlano da soli, Boeing è riuscita infatti a migliorare la qualità di alcune componenti del 40%, un risultato incredibile.

Automobili
Il gemello digitale di un’automobile replica sia il software che il comportamento meccanico del veicolo. Attraverso la creazione di modelli e l’analisi, molti problemi si possono risolvere prima che l’auto venga prodotta.

Non sorprende che Elon Musk abbia fatto ricorso alla tecnologia dei gemelli digitali nelle fabbriche della Tesla. I suoi veicoli usano i gemelli digitali per raccogliere dati che si possono utilizzare per migliorare la progettazione, potenziare lo sviluppo di veicoli senza conducente, formulare analisi predittive e fornire informazioni sulla manutenzione.

Grazie all’effettivo, e non ipotetico, flusso di dati del gemello digitale, in futuro i veicoli potrebbero inviare i dati direttamente al meccanico prima della riparazione, completi di statistiche sulla performance, parti di ricambio necessarie, precedenti interventi e potenziali problemi rilevati dai sensori. Ciò consentirebbe un enorme risparmio di tempo, il meccanico potrebbe concentrarsi immediatamente sulla riparazione senza dover fare un’ispezione preliminare.

Sanitario
Molte società del settore sanitario hanno già adottato la tecnologia del gemello digitale, beneficiando di enormi efficienze nel monitoraggio dei pazienti grazie ai sensori e alla simulazione del dispositivo medico.

Manifatturiero
I macchinari della linea di produzione sono un elemento critico per l’azienda, sono costosi e comportano un rischio elevato. Generalmente serve una grande quantità di dati per far funzionare in modo efficiente grossi macchinari, e i dati raccolti dai gemelli digitali possono prevedere con precisione i fattori di stress e la necessità di manutenzione.

È il momento

Man mano che si diffondono i vantaggi dei gemelli digitali, le aziende si rivolgono a questa tecnologia per gestire l’intero ciclo di vita dei loro prodotti: aumentano esponenzialmente le efficienze nel corso del tempo, consentono un miglior sfruttamento delle risorse esistenti e abbassano parecchio i costi operativi e di manutenzione. Utilizzando la fisica e i dati analitici si eliminano i tempi di inattività non previsti.

Non passerà molto tempo prima che questa tecnologia diventi una pratica comune nella maggior parte dei settori. Fornisce infatti dati che possono evitare costosi insuccessi per un prodotto o ridurre i rischi per la redditività e il futuro di un’azienda.

La potenza informatica, la capacità di immagazzinamento e l’ampiezza di banda stanno aumentando in modo esponenziale, pertanto crediamo che sia il momento giusto per incrementare l’efficienza aziendale attraverso miglioramenti basati sui dati, in tempo reale. La tecnologia dei gemelli digitali è solo un esempio di tali efficienze. Il ritmo dei progressi tecnologici è senza precedenti e non ci sono segnali che stia rallentando.