SPS_2023

22 speciale anteprima SPS ITALIA 2023 L’indissolubile unione tra reale e virtuale L’idea del gemello digitale venne espressa per la prima volta nel 1991 da David Gelernter della University of Michigan, con la pubblicazione di Mirros Worlds. Al ricercatore è riconosciuta anche la prima applicazione del concetto di gemello digitale nel settore manifatturiero nel 2002 e l’annuncio formale del relativo software. Il termine gemello digitale è da attribuirsi, però, a John Vickers della Nasa. L’ente aerospaziale statuni- tense è stato infatti un pioniere nell’utilizzo della tecnologia del gemello digitale durante le missioni di esplorazione spaziale degli anni ‘60. Ogni veicolo viaggiante era replicato esattamente in una versione non volante utilizzata per scopi di studio e simulazione a favore dell’equipaggio. A distanza di cinquant’anni, la dimensione del mercato globale del digital twin, che era di circa 7 miliardi di dollari lo scorso anno secondo Grand View Research, si prevede crescerà con un Cagr (tasso di crescita an- nuale composto) del 39,1% dal 2022 al 2030. Un prototipo virtuale Primadellacomparsadel digital twineranecessarioprogettareecrearefisica- mente i prodotti passando della prototipazione degli stessi. I modelli 3D fisici garantivano ai progettisti una migliore comprensione dei sistemi e del loro comportamentodurante l’utilizzo.Graziealla rivoluzionedigitalenelmanufac- turing,ma anche inmolti altri settori, il processo si è evoluto e oggi è possibile creare modelli virtuali che permettono di svolgere digitalmente tutte le valu- tazioni e le analisi necessarie, evitando l’onerosa fase di prototipazione fisica. Il concetto di digital twin è legato a doppio filo con il paradigma di Indu- stria 4.0 e si declina solitamente in digital twin ‘di prodotto’, in cui l’uti- lizzo del gemello digitale è determinato per la progettazione efficiente di nuovi prodotti, digital twin ‘di fabbrica’, per la pianificazione della fabbricazione e della produzione, e digital twin ‘di performance’, utile ad acquisire, analizzare e simulare le performance di sistemi e prodotti. In sostanza, un gemello digitale è la rappresentazione virtuale di un sistema durante il suo ciclo di vita, popolato e aggiornato da dati in tempo reale e che utilizza la simulazione,l’apprendimento automatico e il machine learning per supportare il processo decisionale. Questo significa poter disporre di unmo- dello virtuale articolato, che è la controparte esatta di un oggetto fisico. Tale oggetto potrebbe essere un’auto, un edificio, un ponte, un macchinario o un motore a reazione. I sensori collegati all’asset fisico raccolgono dati mappati sul modello virtuale. Chiunque guardi il gemello digitale può, quindi, recepire informazioni cruciali su come stia andando la parte fisica nel mondo reale. I gemelli digitali fanno capire il presente predicendo il futuro, con un grado di confidenza dipendente dal modello di simulazione determinato. Il gemellodigitale èprogettatoper riflettere accuratamente un sistema fisico, equipaggiato con sensori correlati alle aree di funzionalità più importanti. I sensori producono dati sui diversi aspetti delle prestazioni dell’oggetto fisico, come l’emissione di energia, la temperatura, le vibrazioni e altro ancora. Questi dati sono poi inoltrati a un sistema di elaborazione e appli- cati alla copia digitale. Dopo essere stato informato con questi dati, il mo- dello virtuale può essere utilizzato per eseguire delle simulazioni, studiare i problemi di prestazione e applicare possibili miglioramenti. Il tutto con l’obiettivo di generare preziose informazioni che possono essere riapplicate all’oggetto fisico originale. L’applicazione del concetto di digital twin trova giovamento in tutti i casi in cui si debba costruire oggetti fisicamente grandi o molto articolati, come edifici, ponti ealtre strutturecomplesse vincolati da rigide regole ingegneristiche; og- gettimeccanicamente complessi,come turbinea reazione,impianti e sistemi di machinery, automobili e aeromobili; apparecchiature di alimentazione, come imeccanismi per generareenergiaeper trasmetterla,oppuresistemi di produzione.I gemelli digitali eccellonoquando si tratta di contribuire amiglio- rare l’efficienzadei processi industriali consistemi dimacchineco-funzionanti. Effetti positivi Attraverso il gemello digitale le organizzazioni possono abbattere i vecchi confini che circondano l’innovazione dei prodotti e i cicli di vita complessi per la creazione di valore. I gemelli digitali aiutano i produttori a ottenere ottimi risultati, come la visualizzazione dei prodotti in uso da parte degli utenti in tempo reale, il collegamento di sistemi distribuiti promuovendo la traccia- bilità. È possibile, inoltre, affinare le ipotesi di comportamento con l’analisi predittiva e risolvere problemi relativi ad apparecchiature remote, così come la gestione delle integrazioni all’interno dei sistemi di sistemi. Inoltre, rispetto al passato, l’uso dei gemelli digitali ha il grande vantaggio di esseremolto più veloce ed economico rispetto alla costruzione di più sistemi fisici. È importante sottolineare come imoderni sistemi sianocostituiti,oltre cheda Matteo Marino La tecnologia del digital twin, integrata ad altre soluzioni come l’IIoT, può portare grandi benefici a livello sia di produzione, grazie alla possibilità di eseguire simulazioni illimitate di macchinari e sistemi, sia di prodotto, aiutando a comprendere le mutevoli preferenze, personalizzazioni ed esperienze dei clienti