Gemelli digitali, facciamo il punto

Quando si parla di “digital twins” spesso si pensa solo a software di simulazione, ma questa tecnologia ha anche altre funzionalità, come ad esempio la manutenzione predittiva.

di Giambattista Gruosso *
* docente al Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano

I gemelli digitali (digital twins) sono diventati parte integrante della trasformazione digitale e rivestono un ruolo fondamentale nello sviluppo di nuovi prodotti e processi. Non tutti però riescono a percepire il loro attuale utilizzo e la loro diffusione, il più delle volte perché si associa questa tecnologia ai soli software di simulazione, ma il gemello digitale è molto di più.

I digital twins derivano dalla digitalizzazione dei processi di specifica, progettazione e produzione e sono tenuti in vita da un tessuto di comunicazione pervasivo che collega i prodotti con il digital twin attraverso le tecnologie dell’IoT (Internet degli Oggetti). In altre parole, i tradizionali software di simulazione si ampliano di nuove funzionalità verso il cliente per la condivisione delle specifiche ma anche per la raccolta di dati che possono essere integrati nei processi di progettazione e produzione stessa.

Uno degli esempi classici di questa integrazione è la manutenzione predittiva: il gemello digitale viene utilizzato per rappresentare il riferimento del funzionamento di una macchina o di un componente; questo valore viene confrontato con le informazioni misurate in campo e verificato se esiste uno scostamento dai valori attesi. E non soltanto: le informazioni raccolte possono servire a migliorare il modello stesso a individuare delle relazioni con altri fenomeni, al fine di prevedere il comportamento del sistema sotto osservazione.

Dagli oggetti ai processi

L’efficacia dei digital twins nel settore manifatturiero sta spingendo la loro adozione in altri settori, come la sanità e la formazione. In entrambi c’è uno spostamento dalla modellazione di “oggetti” e “processi” alla modellazione di una persona (in sanità i digital twins sono già utilizzati nella modellazione di ospedali e dispositivi medici complessi, ma oggi prendono piede anche i modelli del paziente stesso). Nel caso della formazione le informazioni presenti nel gemello digitale sono fondamentali nel caso della creazione di realtà aumentata o virtuale e permettono di fare training molto specializzato, e nello stesso tempo raccogliere i feedback dell’operatore in formazione, per capire come certi processi possano essere migliorati.

I digital twins hanno cambiato la visione dell’industria e del lavoro che li vede come un passo nella direzione di una simbiosi tra le menti umane e le macchine. In questi giorni di epidemia, per esempio, assumono un ruolo chiave. L’impresa può promuovere il lavoro intelligente perché ha processi intelligenti e digitalizzati: d’altra parte è possibile consentire la collaborazione in team utilizzando il gemello digitale dell’impresa per monitorare processi e sviluppare nuovi prodotti, ma anche per tracciare clienti e fornitori. E probabilmente in futuro riconsidereremo più questa tecnologia e le sue potenzialità.

Un abilitatore di nuove opportunità

Impresa e macchine sono stati buoni candidati per avere un gemello digitale, e molte aziende hanno adottato queste tecnologie. Immaginate in una industria di avere i suoi vari sistemi modellati tramite i gemelli digitali. Sareste in grado di simulare molto meglio sul gemello digitale dell’impresa cosa può succedere e prendere decisioni migliori rispetto ai metodi decisionali tradizionali.

La presenza sempre crescente dell’IoT sta di fatto fornendo la necessaria connessione tra l’impresa, i prodotti e il suo gemello digitale. I gemelli digitali non sono solo disegni, ma ancora di più sono dati e livelli di informazione che possono interagire in contesti diversi. Un esempio che permette di capire è quello del flusso di informazioni che accompagna il prodotto a partire dalla sua fase di specifica fino al suo uso presso il cliente finale. Avere un gemello digitale del prodotto aiuta a comprendere i reali bisogni del committente, a creare il giusto valore economico dell’offerta, a individuare la lista dei materiali alla sua realizzazione e le procedure da mettere in atto, fino ad arrivare alla raccolta dei modi di uso del cliente finale per sviluppare nuove features del prodotto o servizi di manutenzione. In questo modo il gemello digitale parla lingue diverse (commerciale, produzione, vendita, post vendita) e viene interrogato in modo diverso a seconda delle esigenze in gioco. Il vero punto di forza di un modello così fatto è che si possono definire delle relazioni inimmaginate tra le diverse viste e quindi ottenere informazioni utili ai propri processi.

Oggi ha sempre meno senso parlare di un unico gemello digitale. Ogni processo o prodotto ha la sua tecnologia di riferimento: a rappresentarlo possono essere un disegno, dati ed esperimenti, che quindi richiedono diversi tool di raccolta. E lo stesso oggetto può avere più di un gemello digitale. Può avere una vista che sono i suoi dati, un’altra che è il suo modello al CAD e un’altra ancora costituita dai feedback del cliente. Tutte queste viste, e quindi tecnologie, devono essere integrate in quello che è il gemello digitale del prodotto o impresa che stiamo considerando. Ed è a questo gemello digitale che si possono formulare le proprie domande o che si può fare interagire con altri modelli digitali di altri prodotti o di altre imprese. Ed è proprio questa la sintesi della trasformazione digitale: creare un alter ego sui cui potere operare in maniera dematerializzata, abilitatore di nuove opportunità. Infatti fanno riferimento ai gemelli digitali le tecnologie della realtà aumentata in campo manutentivo o per la formazione del personale. Così come è al gemello digitale che si attinge per il lavoro agile e smart. È in questo contenitore che risiedono tutte le informazioni, che possono essere condivise e analizzate permettendo alle varie funzioni aziendali di poter interagire tra di loro per finalizzare le attività dell’azienda. Ma le potenzialità di questo modo di lavorare permettono anche di allargare le filiere, consentendo la collaborazione con i fornitori e i clienti.

Mai un tema è stato così attuale come in questi mesi, dove i contatti con le persone sono molto limitati e l’utilizzo di gemelli digitali permette la continuità dei rapporti con i propri clienti. È possibile pensare a nuovi prodotti o a riconversioni, scambiandosi modelli e prototipando in modo virtuale quello che si vuole realizzare. Con il vantaggio che si può lavorare in modo contemporaneo a diverse attività partendo dallo stesso modello: per esempio si può progettare la macchina ma nello stesso tempo si può provare e validare il software di controllo, o la resa estetica di un certo particolare meccanico. Certo l’aspetto digitale va prima o poi messo a terra per la realizzazione dei pezzi, ma indubbiamente ha il vantaggio di rendere possibile la realizzazione di un prodotto a distanza, senza doverlo trasferire fisicamente.