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Digital Twin: un ponte tra il mondo fisico e quello digitale

Digital Twin: un ponte tra il mondo fisico e quello digitale

25 Novembre 2019

Un gemello digitale è una rappresentazione virtuale di un oggetto o sistema reale lungo tutto il suo ciclo di vita, utilizzando dati in tempo reale per consentire la comprensione, l'apprendimento e l'analisi. I dati hanno giocato a lungo un ruolo fondamentale nella produzione e oggi l'influenza sempre crescente dell'Internet of Things (IoT) sta creando una connessione più stretta che mai tra il mondo digitale e quello fisico delle industrie. Nel seguente articolo, tratto da Medium, vediamo quali sono le categorie e le caratteristiche principali dei Digital Twin.

La tecnologia del gemello digitale è stata inizialmente utilizzata dalla NASA per rispecchiare e diagnosticare problemi in orbita, che alla fine hanno aperto la strada a simulazioni completamente digitali. Oggi, la NASA utilizza un gemello digitale per monitorare l'intero Space Center. Ciò ha permesso alla NASA di creare un gemello digitale che supporta le decisioni delle strutture. Ad esempio, Flood Impact Analysis fornisce un calcolo del modello 3D che determina il numero di sacchi di sabbia necessari per ciascuna porta per mantenere i progetti critici fuori pericolo.

In generale, i gemelli digitali sono divisi in 3 categorie principali:
- Prodotto
- Produzione
- Prestazione

La combinazione e l'integrazione dei tre gemelli digitali mentre si evolvono insieme è conosciuta come il filo digitale (digital thread).

Prodotto: progettazione efficiente di nuovi prodotti

Per comprendere e mostrare come il tuo prodotto agisce nel mondo fisico, un gemello digitale può essere utilizzato per convalidare le sue prestazioni. Il gemello digitale del prodotto fornisce una connessione fisico-virtuale, che consente di analizzare le prestazioni di un prodotto in varie condizioni. Inoltre, ti consente di apportare modifiche nel mondo virtuale per garantire che il prossimo prodotto fisico funzionerà esattamente come previsto.

Anche se vengono utilizzati sistemi e materiali complessi, i gemelli digitali dei prodotti aiutano a navigare nella complessità per prendere le migliori decisioni possibili in fase di progettazione. Tutto ciò elimina la necessità di più prototipi, riduce il tempo totale di sviluppo del prodotto, migliora la qualità del prodotto finale e consente anche iterazioni più veloci in risposta al feedback degli utenti.

Oggi, la NASA utilizza gemelli digitali per progettare veicoli e aerei di prossima generazione. Ciò li aiuta a progettare un veicolo, il più sicuro possibile, efficiente e affidabile. Inoltre, in caso di situazioni critiche, il gemello digitale può essere utilizzato per simulare problemi e quindi trovare soluzioni, che possono quindi essere applicate a un veicolo fisico.

Produzione: manifattura e pianificazione della produzione

La simulazione di un processo manifatturiero prima di iniziare la produzione aiuta a convalidare il processo stesso, mentre aiuta a salvaguardare tempo e denaro per la gestione dell'impianto. La simulazione dell'intero processo utilizzando il gemello digitale e l'analisi di vari scenari consente alle aziende di creare una metodologia di produzione efficiente in varie condizioni.

Per essere ancora più precisi, la creazione di gemelli digitali di tutte le attrezzature di produzione consente di ottimizzare ulteriormente la produzione. Collegando e utilizzando tutti i dati del prodotto e i gemelli digitali di produzione, le aziende possono prevenire costosi tempi di fermo delle apparecchiature e persino prevedere con grande precisione quando sarà necessaria la manutenzione preventiva.

Le operazioni di produzione che vogliono essere più veloci, più efficienti e più affidabili richiedono un flusso costante di informazioni accurate. Ad esempio, Chevron Corporation utilizza la tecnologia del gemello digitale per prevedere i problemi di manutenzione nei suoi impianti petroliferi e nelle raffinerie. Inoltre, le apparecchiature di alto valore disporranno di sensori aggiuntivi collegati per prevenire guasti e quindi risparmiare milioni di dollari ogni anno.

Prestazione: acquisizione, analisi e azione sui dati operativi

Una quantità enorme di dati viene generata da prodotti e impianti intelligenti per quanto riguarda il loro utilizzo ed efficacia. Il gemello digitale delle prestazioni acquisisce tutti i dati operativi e li analizza per fornire informazioni utili per il processo decisionale informato.

Sfruttando i gemelli digitali delle prestazioni, le aziende possono creare nuove opportunità commerciali, acquisire informazioni per migliorare i modelli virtuali, migliorare l'efficienza dei sistemi di produzione e dei prodotti e acquisire, aggregare e analizzare i dati operativi. Oggi, i team di Formula1 usano i gemelli digitali per simulare il comportamento delle auto in varie condizioni. Ciò consente ai team di ottenere informazioni su diversi elementi delle prestazioni della vettura e possibilità di miglioramento. In sostanza, i gemelli digitali vengono utilizzati per migliorare la corsa delle auto di Formula 1.

Utilizzando flussi continui di dati in tempo reale, è ora possibile generare un gemello digitale praticamente di qualsiasi prodotto o processo. I produttori saranno quindi in grado di prevedere i risultati in modo più accurato, individuare prima i problemi fisici e costruire prodotti di migliore qualità. Ad esempio, mentre l'output del processo di produzione è un oggetto fisico, la produzione stessa inizia con i dati della fase di progettazione. Questi dati vengono inviati alle macchine che eseguono i progetti: questo rappresenta il punto di transizione tra il mondo digitale e quello fisico. Inoltre, durante la produzione vengono raccolti più dati e anche l'eventuale utilizzo del prodotto finale. Tutti i dati acquisiti possono essere estremamente preziosi per progetti e modifiche futuri, creando al contempo un ciclo in evoluzione di innovazione e miglioramento.

Tutti i pezzi di dati del ciclo di vita del prodotto uniti insieme rappresentano un flusso continuo di dati digitali (il digital thread), che lega mondi fisici e digitali. Aggregato e integrato in tempo reale, crea una replica virtuale di un prodotto o processo in grado di rivelare nuove intuizioni significative e abilitare il gemello digitale fornendo i dati necessari per funzionare.

Il gemello digitale offre un enorme valore commerciale: le aziende possono smettere di fare affidamento sull'analisi del passato per una migliore efficienza e utilizzare i dati in tempo reale per prevedere il futuro. Man mano che più aziende imparano a sfruttare i dati raccolti, i gemelli digitali aiuteranno a ottimizzare e migliorare i loro processi e prodotti, guidando al contempo l'innovazione del business.

Ad esempio, General Electric ha sviluppato una piattaforma software per l'internet industriale denominata Predix, che consente ai parchi eolici di aumentare la loro produzione di energia del 20 percento. Ogni parco eolico è progettato come un modello di computer basato sui parametri di posizione, gli ingegneri possono configurare ciascuna turbina singolarmente per massimizzare l'efficienza per il parco eolico reale. Quando il parco eolico è pronto e inizia a produrre energia, vengono immessi più dati nel gemello digitale, che in cambio fornisce feedback e suggerimenti per massimizzare ulteriormente l'efficienza. GE utilizza i gemelli digitali per costruire il parco eolico giusto nel posto giusto e quindi utilizzare i dati sulle prestazioni per ottimizzare ulteriormente le prestazioni.

Tutte le indicazioni sembrano prevedere che siamo sulla cuspide di un'esplosione della doppia tecnologia digitale. I gemelli digitali sconvolgeranno molte industrie poiché cambieranno radicalmente le attività. Con l'evoluzione della tecnologia, sempre più aziende vorranno implementare i propri gemelli digitali per ottenere un vantaggio competitivo. È importante stare al passo con la concorrenza - essere il disruptor del settore piuttosto che essere disrupted.

Articolo tratto da:
Medium

Topic:
Data Intelligence

 

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