Rappresentano il futuro dell’Industria 4.0 e nei prossimi dieci anni guideranno l’innovazione tecnologica in vari settori: si tratta dei Gemelli Digitali (Digital Twin), ovvero riproduzioni virtuali di oggetti fisici (macchine, impianti, o addirittura un intero sistema industriale) che permettono di simulare e quindi ottimizzare i diversi processi produttivi, facendo previsioni sui cicli di vita dei macchinari e apportando miglioramenti costanti laddove necessario.
Cos’è un Digital Twin e perché è al centro dell’innovazione
Un Gemello Digitale è la riproduzione virtuale di un oggetto fisico. A parlarne per la prima volta nel 2001 è Michael Grieves (Chief Scientist for Advanced Manufacturing al Florida Institute of Technology), che lo definiva come “l’equivalente virtuale di un prodotto fisico”.
Si tratta di una rappresentazione dinamica e interattiva che si aggiorna in tempo real grazie ai dati raccolti dai sensori installati sul dispositivo fisico ed elaborati da software di analisi avanzati e algoritmi di Intelligenza Artificiale. I Digital Twin consentono così di testare e prevedere con precisione il comportamento futuro dei prodotti che si intende realizzare, individuando eventuali anomalie e apportando i miglioramenti necessari.
Tutto questo è possibile grazie all’integrazione di diverse tecnologie che fanno riferimento a un unico database dove vengono conservati tutti i dati di progettazione della macchina, le simulazioni e molto altro. Il valore aggiunto dei Gemelli Digitali in ambito manifatturiero risiede nella loro capacità di anticipare i problemi prima che si verifichino, consentendo alle aziende di prendere decisioni più rapide e basate su dati concreti.
Benefici chiave per l’industria e la costruzione di valore
Ottimizzazione dei processi produttivi. Il Digital Twin consente di monitorare in tempo reale le prestazioni delle apparecchiature e di identificare inefficienze o colli di bottiglia nella produzione.
Manutenzione predittiva. Grazie alla raccolta continua di dati e all’analisi predittiva, il Gemello Digitale può segnalare con largo anticipo guasti o anomalie di ogni componente o di un intero impianto. Riduzione dei costi operativi.
Migliore efficienza. Sviluppo di nuovi prodotti e personalizzazione. Un Gemello Digitale consente di testare nuovi prodotti prima ancora della loro realizzazione fisica, riducendo il time-to-market, ovvero il tempo che passa tra l’ideazione e la commercializzazione.
Sostenibilità. Cosa fare dei prodotti che hanno raggiunto il loro fine vita? Nel settore automobilistico, i Digital Twin vengono usati per progettare ed effettuare test virtuali sui veicoli per migliorarne design e prestazioni prima di finalizzarli e metterli in commercio. Questo consente di risparmiare sui costi altrimenti sostenuti per sviluppare dei prototipi fisici ed effettuare tutte le simulazioni necessarie.
Digital Twin in edilizia e costruzioni
Nel contesto edilizio, i gemelli digitali permettono di ottimizzare l’intero ciclo produttivo, dall’approvvigionamento delle materie prime fino alla consegna del prodotto finito. Il modulo MES (Manufacturing Execution System) per esempio è in grado di migliorare la connettività tra le macchine, automatizzando i processi e riducendo gli sprechi.
Nell’era digitale, le aziende sono sempre più alla ricerca di modi per sfruttare il potere dei dati per migliorare il proprio business. Un concetto emergente che sta aiutando a raggiungere questo obiettivo è il digital twin. In parole povere, un digital twin è una replica digitale di un oggetto o sistema fisico.
Con i modelli digitali, le aziende possono ottenere intuizioni preziose su come funzionano i propri prodotti e migliorare i processi decisionali identificando potenziali miglioramenti prima della progettazione. E come può essere di aiuto nel settore delle costruzioni?
Cos’è un digital twin nell’edilizia, nell’ingegneria e nell’architettura? Un Digital Twin è una rappresentazione digitale di un oggetto o sistema fisico, progettata per facilitare e migliorare i processi decisionali. Può essere creato per qualsiasi tipo di oggetto, tra cui macchine industriali, edifici, ponti e persino esseri umani. Tipicamente, i digital twins sono composti da dati provenienti da sensori e altre fonti che vengono utilizzati per modellare, simulare, prevedere e ottimizzare il comportamento e il design di vari componenti e sistemi che rappresentano in tempo reale.
Integrazione IoT e BIM: una sinergia che potenzia i progetti
IoT gioca un ruolo molto importante nella creazione del gemello digitale per un progetto di costruzione. Attraverso sensori e dispositivi connessi ad internet, l’IoT può aiutare a garantire che tutti gli aspetti del progetto siano strettamente monitorati e controllati. Il gemello digitale BIM arricchito dai dati provenienti dai sensori IoT può essere usato per analizzare come sta procedendo il progetto di costruzione e identificare potenziali problemi in anticipo; prendere decisioni su come ottimizzare le prestazioni del bene; aiutare a migliorare la sicurezza nei cantieri fornendo dati in tempo reale sui potenziali pericoli.
Nel complesso, l’IoT fornisce il collante digitale che può legare insieme sistemi disparati e fonti di dati per creare il gemello digitale del mondo fisico. Se applicato all’edilizia, un tale gemello digitale può fornire una visione in tempo reale del progetto che aiuta a migliorare la comunicazione tra gli appaltatori e le parti interessate e fornisce dati preziosi per il miglioramento continuo dei progetti di costruzione.
Come si costruisce e si implementa un digital twin per l’edilizia
Quali sono le tips per implementare al meglio il digital twin in un progetto? Come abbiamo appena visto, il digital twin è la rappresentazione digitale di un’opera nella sua complessità. Per fare in modo che un più comune modello 3D si converta nel digital twin di un bene, è necessario che questo modello contenga tutte le informazioni, i dati, e i layers del bene reale raggiungendo un livello di dettaglio corrispondente ad un LOD 500.
Per la realizzazione di un gemello digitale è quindi indispensabile integrare le varie sfere progettuali del mondo dell’edilizia (struttura, architettura, MEP) e utilizzare simultaneamente più tecnologie come ad esempio laser scanner, sensori, metodologia BIM e oggetti intelligenti basati sull’Internet of Things (IoT). Collegando sensori alle risorse fisiche, i manager edili possono raccogliere dati in tempo reale da utilizzare per migliorare la gestione del progetto e la manutenzione delle opere edili.
Ma come implementare un gemello digitale e una soluzione IoT? In primo luogo, è necessario creare una replica digitale del tuo progetto attraverso un software BIM. Una volta creato il modello digitale, è necessario popolarlo di dati. I dati raccolti devono poi essere integrati nel modello digitale attraverso una piattaforma cloud. Infine, sarà necessario monitorare e aggiornare continuamente il modello digitale man mano che il progetto di costruzione evolve.
Per rendere questa implementazione estremamente semplice ti consiglio di scegliere un software per la gestione dei digital twin che ti permette di gestire in maniera perfettamente integrata tutte queste attività: visualizzare e analizzare i dati raccolti da sensori IoT direttamente sul digital twin (BIM IoT platform); arricchire il modello BIM con ulteriori dati significativi per il monitoraggio (BIM data management); tenere traccia di tutti i dati, creare report dettagliati, effettuare un’analisi delle attività svolte e gestire i ticket fino alla chiusura (BIM facility management).
Vantaggi specifici nelle costruzioni
Gli step per la creazione di un digital twin nel settore delle costruzioni: progettazione o rilievo; modifica e personalizzazione del modello; condivisione e collaborazione. Il digital twin viene infatti condiviso, anche tramite l’utilizzo di specifiche BIM collaboration platform, e grazie al suo utilizzo e alla metodologia BIM, si innescano flussi di lavoro completamente open e collaborativi.
Quali sono i vantaggi dati dal digital twin nelle costruzioni? Vediamoli: ottimizzazione della fase di Operation and Maintenance (O&M); maggiore collaborazione e comunicazione; maggiore efficienza; maggiore sicurezza; maggiore qualità progettuale; riduzione dei costi di costruzione. Il gemello digitale consente inoltre di ottimizzare l’uso di materiali e risorse, e permette agli stakeholders di collaborare in modo più efficace, su un’unica piattaforma per condividere informazioni e prendere decisioni.
Applicazioni avanzate e casi d’uso
Digital Twin e IoT: la combinazione vincente per la digitalizzazione delle costruzioni. L’IoT gioca un ruolo molto importante nella creazione del gemello digitale per un progetto di costruzione. Attraverso sensori e dispositivi connessi ad internet, l’IoT può aiutare a garantire che tutti gli aspetti del progetto siano strettamente monitorati e controllati.
Digital Twin building, i vantaggi del gemello digitale nell’edilizia. Inizialmente utilizzati per la gestione di singoli asset, i Digital Twin vengono ora utilizzati anche per la gestione di sistemi complessi, come ad esempio gli smart building. Il gemello digitale di un edificio intelligente mette insieme sistemi IT e OT, sensori IoT e dati di terze parti, ottenendo una replica digitale dinamica.
Digital twins, i vantaggi. Il libro bianco descrive come i gemelli digitali permettano di gestire in modo efficiente i vari sistemi dell’edificio, analizzare la risposta dinamica ai cambiamenti e pianificare interventi di manutenzione predittiva per migliorare comfort ed efficienza.
Aspetti tecnologici, normative e futuro etico
Cos’è e quali sono le sue applicazioni. Trarre valore da più fonti di dati: i digital twin si basano su dati storici, di rilevamento in tempo reale, output di produzione e dati futuri con machine learning, creando una rappresentazione sempre più accurata e utile per decisioni e progettazioni.
La sicurezza, la governance dei dati e la conformità normativa sono elementi chiave per una adozione sostenibile. Le aziende devono bilanciare innovazione e responsabilità, evitando promesse non realistiche e assicurando che le simulazioni siano strumenti di supporto alla decisione e non garanzie assolute.