Cos'è un gemello digitale?

Un gemello digitale è quando ogni processo, servizio o prodotto fisico ottiene una forma o rappresentazione digitale dinamica. Il prodotto fisico può quindi essere valutato e manipolato sulla base dell'analisi del gemello digitale in una serie di ambienti di lavoro.

Il concetto di gemello digitale è un esempio perfetto di come il mondo fisico e quello virtuale convergano. Essenzialmente, un gemello digitale fa uso di dati del mondo reale per creare una simulazione attraverso un programma informatico che prevede come un prodotto o un processo andrà. Questi programmi sono facilmente integrabili nell'Internet of Things (IoT), nell'intelligenza artificiale (IA), ma anche nella software analytics; il tutto nel tentativo di migliorare l'output.

L'importanza dei gemelli digitali nell'Industria 4.0

La quarta rivoluzione industriale, o Industria 4.0, ruota intorno all'automazione e allo scambio di dati, e un'ampia gamma di tecnologie di produzione costituisce il nucleo del suo funzionamento nel mondo degli affari.

Il concetto di gemelli digitali porta possibilità illimitate. L'approccio tradizionale di costruire qualcosa e poi modificarlo in nuove versioni e rilasci è ormai obsoleto. Con un sistema di progettazione basato sul virtuale, il miglior livello di efficienza possibile di un prodotto, processo o sistema può essere individuato e creato semplicemente comprendendo le sue caratteristiche specifiche, le sue capacità di performance e i potenziali problemi che possono sorgere.

Il ciclo di sviluppo di un prodotto con i gemelli digitali rende un processo complesso molto più semplice. Dalla fase di progettazione a quella di implementazione, le organizzazioni possono creare un'impronta digitale della loro creazione. Ogni aspetto di queste creazioni digitali è interconnesso e sarà in grado di generare dati in tempo reale. Questo aiuta le aziende ad analizzare e prevedere meglio le possibili sfide nell'implementazione, sin dalla fase iniziale di progettazione. I problemi possono essere corretti in anticipo o possono dare avvertimenti precoci per prevenire eventuali tempi morti.

Questo processo apre anche la possibilità di creare prodotti nuovi e migliorati in modo più conveniente, come risultato delle simulazioni nelle applicazioni del mondo reale. Il risultato finale sarà una migliore esperienza del cliente. I processi digital twin incorporano big data, intelligenza artificiale, machine learning così come l'Internet of Things e rappresentano il futuro degli spazi di ingegneria e produzione.

Tipi di gemelli digitali

Ci sono diversi tipi di simulatori per i gemelli digitali.

Gemelli di prodotto

Si tratta di modelli digitali di prodotti separati. I produttori creano questi modelli virtuali ed esaminano il prodotto in diverse condizioni. Tutte le modifiche necessarie al prodotto possono essere fatte a livello di singolo prodotto prima che sia creata la linea di produzione e sia realizzato un prodotto fisico. Il risultato è un design più efficiente e una riduzione delle spese di produzione così come del tempo di commercializzazione.

Gemelli di processo

Si tratta di modelli digitali per i processi di produzione. Con un modello virtuale di come un processo di produzione può funzionare in vari scenari, le aziende possono valutare il suo funzionamento in ogni tipo. Questo è il modo più semplice per creare una metodologia di produzione efficiente. Questo processo può essere messo a punto con un gemello digitale per ogni pezzo di attrezzatura presente. Per le imprese, questo significa la capacità di avere sistemi di manutenzione preventiva. Ciò riduce il verificarsi di costosi tempi morti e accelera le operazioni di produzione in modo sicuro ed efficiente.

Gemelli di sistema

Si realizzano anche modelli digitali di interi impianti o sistemi di fabbrica. Vaste quantità di dati operativi possono essere raccolte da una serie di dispositivi e prodotti in un sistema esistente. Questo aiuta a ottenere intuizioni per la creazione di nuove e migliori opportunità di business che ottimizzano tutti i processi coinvolti.

Alcuni prevedono che i gemelli digitali sostituiranno i lavoratori umani quando si tratta di diagnosticare attrezzature malfunzionanti. In realtà, questo già accade con alcune imprese. I modelli virtuali tendono ad essere più efficaci, poiché hanno la capacità di raccogliere informazioni. Per esempio, un modello virtuale può valutare la condizione dei pezzi di ricambio grazie a una vasta gamma di sensori presenti nella modalità online. Questo assicura che possano essere riparati o sostituiti rapidamente.

Applicazioni dei gemelli digitali

Non c'è dubbio che il concetto di gemello digitale è la prossima grande novità per la maggior parte dei settori aziendali. Aiuterà con la previsione accurata dello stato attuale e futuro delle risorse fisiche semplicemente analizzando le controparti digitali. Con un gemello digitale, un'organizzazione sarà in grado di ottenere informazioni più intelligenti e accurate sulle prestazioni dei prodotti e migliorare il servizio clienti. Le organizzazioni saranno in grado di prendere migliori decisioni operative e strategiche sulla base delle informazioni raccolte. Ecco alcuni dei settori che li utilizzano ampiamente.

Manufacturing

I gemelli digitali stanno cambiando le basi dell'industria manifatturiera, creando modelli di progettazione efficienti e migliorando la manutenzione e gli aggiornamenti. I produttori saranno in grado di ridurre i tempi di produzione in modo significativo.

Settore automobilistico

I gemelli digitali creano un modello virtuale di un veicolo connesso, catturando dati comportamentali e operativi. Questo aiuta ad analizzare il funzionamento generale e i livelli di prestazioni del veicolo e tutte le sue caratteristiche connesse, con il risultato di un'esperienza personalizzata per i proprietari di auto che può essere adattata in base alle loro esigenze specifiche.

Retail

Si possono creare modelli virtuali del cliente per provare vestiti, tonalità di rossetto e accessori, cosa già usata nello shopping online. I gemelli digitali possono essere usati per simulare l'aspetto di un progetto di interior design, fino all'arredamento e alle attrezzature. Questo è ciò che riguarda l'esperienza del cliente e il gemello digitale gioca un ruolo centrale nell'aumentare l'esperienza del cliente al dettaglio creando gemelli virtuali e simulando come un cliente apparirebbe o si sentirebbe in scenari rilevanti. I gemelli digitali possono assistere nella pianificazione del negozio, così come nell'implementazione della sicurezza e nella gestione del consumo energetico.

Sanità

Le applicazioni dei gemelli digitali si possono trovare in una vasta gamma di settori all'interno dell'industria sanitaria. Quando è combinato con l'IoT, può creare un funzionamento regolare in ogni fase, dal monitoraggio di un paziente, all'assistenza sanitaria preventiva e persino ai risultati sanitari personalizzati basati su simulazioni con gemelli digitali.

Città intelligenti

I gemelli digitali possono aiutare a pianificare città più intelligenti; combinati con l'IoT, i gemelli digitali possono migliorare lo sviluppo economico come risultato di una gestione efficiente delle risorse, una riduzione dell'impronta ecologica dell'industria e un aumento generale della qualità della vita. Sulla base delle intuizioni raccolte da diverse reti di sensori e sistemi intelligenti, gli urbanisti saranno in grado di attuare politiche migliori per la gestione e la manutenzione di una città, con un occhio all'espansione.

IoT industriale

Le imprese industriali che adottano i gemelli digitali hanno la capacità di monitorare, tracciare e controllare gli aspetti fisici dei loro sistemi industriali in modo digitale. Non solo i dati operativi, i gemelli digitali forniscono la capacità di catturare anche i dati ambientali, compresi dettagli come la posizione, la configurazione e i modelli finanziari. Tutto questo è utile nelle previsioni future delle attività e della gestione delle anomalie.

Esplorazione dello spazio

La National Aeronautics and Space Administration (NASA) testa tutti i progetti di apparecchiature in un ambiente virtuale prima di produrre versioni fisiche. Solo quando soddisfa tutti i requisiti necessari in forma digitale, un veicolo spaziale è considerato pronto per la creazione. Lo stesso approccio può essere applicato dai centri spaziali di tutto il mondo.

Industria del petrolio e del gas

Usando i gemelli digitali, gli ingegneri che lavorano alla British Petroleum (BP) sono in grado di visualizzare e controllare migliaia di tubi sotterranei in profondità sotto la neve dell'Alaska. Siemens fa lo stesso con il suo monitoraggio di enormi turbine a gas. Migliaia di test vengono eseguiti su sensori per aiutare il processo dei gemelli digitali.

In altri settori, l'uso di un gemello digitale permette agli operatori di allenarsi su un modello digitale piuttosto che spendere risorse per la creazione di un simulatore apposito. Con il machine learning e l'IA sempre più importanti, le macchine potrebbero presto essere ampiamente autonome. La previsione è che queste macchine saranno in grado di autodiagnosticarsi e autoripararsi, se si verificano dei guasti. Correggere questo in un ambiente virtuale è il modo più conveniente per gestire le cose nel mondo reale.

I vantaggi dei gemelli digitali per le aziende

I gemelli digitali sono stati utilizzati principalmente nella produzione. Tuttavia, ciò sta cambiando rapidamente e ci sono possibilità per una vasta gamma di imprese, soprattutto quelle che stanno incorporando l'IoT nei processi operativi. Diverse industrie stanno per mettere a frutto il vantaggio dei gemelli digitali nell'immediato futuro.

Produzione a basso costo di un prodotto senza difetti

Il processo di portare un prodotto dal tavolo da disegno allo showroom può essere costoso. Ogni iterazione del prodotto comporta diverse fasi e costi di manodopera. Con i gemelli digitali, un'azienda è in grado di ridurre i difetti esistenti o potenziali durante la produzione, dando agli ingegneri la possibilità di testare e simulare il prodotto in un ambiente virtuale. È molto più conveniente correggere gli errori in un ambiente virtuale che in uno reale. I produttori sono in grado di eliminare tutti i possibili rischi dell'output e garantire che il prodotto, una volta lanciato, funzioni come previsto.

Tempo di commercializzazione veloce per i prodotti

Con un gemello digitale, le aziende riducono il tempo necessario per arrivare sul mercato e possono battere la concorrenza. L'intero ciclo di vita del prodotto può essere simulato in un ambiente digitale con tutti i miglioramenti fatti in modo rapido ed efficiente, riducendo significativamente il rischio per l'azienda. Con la copia virtuale che convalida come un prodotto funzionerà nella realtà, il tempo di sviluppo è più rapido.

Manutenzione predittiva

I gemelli digitali possono anche anticipare i problemi e fornire soluzioni in anticipo, il che viene chiamato manutenzione predittiva. Tutte le copie remote monitorano costantemente le loro controparti fisiche e raccolgono una serie di informazioni tramite sensori. Questi dati vengono analizzati in tempo reale e qualsiasi fermo macchina o guasto può essere previsto e risolto. Gli operatori umani usano queste informazioni per segnalare i problemi e affrontarli immediatamente.

Svantaggi della tecnologia digital twin

I benefici della tecnologia sono davvero sorprendenti e possono cambiare le carte in tavola per le aziende che li adottano. Ma, come tutte le tecnologie, ci sono alcune insidie da evitare quando si sceglie la tecnologia.

Sicurezza dei dati

Uno dei problemi fondamentali del concetto di gemelli digitali è quello della sicurezza dei dati e della privacy. Il sistema utilizza un software intelligente, che naturalmente ha accesso a un'ampia serie di risorse e informazioni private sulle aziende, rendendolo un bersaglio per attacchi informatici e tentativi di furto di dati. Le aziende devono pensare ad elaborare opzioni strategiche quando si tratta di implementare sistemi di sicurezza per la tecnologia dei gemelli digitali.

Alti livelli di investimento richiesti

Un altro svantaggio dei gemelli digitali è l'alto livello di investimento che è necessario per l'implementazione. Non tutte le aziende possono permettersi il ritorno dell'investimento quando le risorse finanziarie sono scarse.

Con il livello e la velocità dell'innovazione nel machine learning e nell'uso dei big data, questi modelli virtuali hanno un posto permanente nell'ingegneria moderna, nello sforzo costante di aumentare l'innovazione e migliorare le prestazioni. Utilizzando i concetti di gemelli digitali, ogni azienda sarà in grado di abbracciare e migliorare le tendenze tecnologiche di importanza strategica. Saranno in grado di prevenire guasti costosi nei prodotti fisici. Le aziende avranno anche la base perfetta per il monitoraggio di analisi dei dati avanzata e capacità predittive.